JP4837532B2 - コレット式クランプ - Google Patents

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Description

この発明は、直径方向へ拡大および縮小可能なコレットを利用したクランプに関し、より具体的にいえば、機械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位置決めしたり固定したりする技術に関する。
この種のコレット式クランプには、従来では、本発明の譲受け人が先に提案した下記特許文献1(日本国・特開2006−175573号公報)に記載されたものがある。その従来技術は次のように構成されている。
基準部材から上方へ突出させたプラグ部分に、上向きに狭まるテーパ外周面を設ける。上記プラグ部分に対して上下方向へ移動される駆動ボルトの上部に出力部を設け、その出力部に、半径方向の外方へ突出する外突起と半径方向の内方へ退入する外周溝とを上向きに順に設ける。そして、上記テーパ外周面の外周側にスリット付きコレットを配置し、そのコレットの上部に、上記の外周溝に嵌合するように半径方向の内方へ突出する内突起を設けてある。
特開2006−175573号公報
上記の従来技術では、雰囲気中の異物が上記コレットのスリットを通って前記テーパ外周面へ侵入するのを防止するため、上記コレットの上部をカバー筒によって覆う必要がある。このため、コレット式クランプの部品点数が増加して構成が複雑になる。
また、上記プラグ部分に対して上記コレットを下方へロック駆動したときには、同上コレットが拡径するので、そのコレットの前記の内突起と前記プラグ部分の前記の外突起との両者の半径方向の重なり寸法が小さくなって、上記両者の接触面積が小さくなる。このため、上記コレットを強力にロック駆動するうえで改善の余地が残されていた。
本発明の目的は、簡素な構成で強力に駆動できるコレット式クランプを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図1Aから図2、又は、図4及び図5の各図に示すように、コレット式クランプを次のように構成した。
基準部材(1)に固定されるハウジング(3a)から先端方向へ一体に突出させたプラグ部分(16)に、先端方向へ狭まるテーパ外周面(18)を備えたテーパ部分(19)を設ける。上記プラグ部分(16)に対して軸心方向へ移動される駆動部材(22)に設けた出力部(24)であって、可動部材(2)の円形穴(4)に挿入される出力部(24)の基端部に、半径方向の内方へ突出する内突起(26)と半径方向の外方へ退入する内周溝(27)とを先端方向へ順に設ける。上記の内突起(26)の基端面(26a)を、前記テーパ部分(19)の先端面(19a)よりも基端側に位置させることにより、上記の内突起(26)を上記テーパ部分(19)の外周側に配置可能に構成する。直径方向への拡大および縮小を許容するためのスリット(30)と上記の円形穴(4)の内周面に接当可能なストレート外周面(31)と上記テーパ外周面(18)に先端側から係合するテーパ内周面(32)とを有するコレット(29)の先端部に、前記の内突起(26)に嵌合するように半径方向の内方へ退入された外周溝(35)と前記の内周溝(27)に嵌合するように半径方向の外方へ突出された外突起(36)とを先端方向へ順に設けた。
本発明は、次の作用効果を奏する。
前記コレットのスリットの上部を駆動部材の出力部の下部によって覆えるので、雰囲気中の異物が上記スリットを通って前記テーパ外周面へ侵入するのを防止できる。従って、本発明のコレット式クランプは、前記の従来技術とは異なり、上記コレットの上部を覆うための専用のカバー筒を設ける必要がなくなり、部品点数を少なくして簡素な構成に造れるうえ、上記カバー筒の設置スペースを省略することによって全高を小さくできる。
また、前記プラグ部分に対して上記コレットをロック駆動して同上コレットを拡径させたときには、そのコレットの外突起と前記の出力部の内突起との両者の半径方向の重なり寸法が大きくなる。このため、上記両者の接触面積が大きくなり、上記コレットを強力かつ確実にロック駆動できる。
以上により、本発明は、簡素な構成で強力に駆動できるコレット式クランプを提供できる。
また、上記の内突起を上記テーパ部分の外周側に配置することで、駆動部材の出力部の外周下部によって、上記テーパ部分の外周上部を確実に覆える。このため、雰囲気中の異物が上記テーパ部分の前記テーパ外周面とテーパ内周面との間に噛み込むのを確実に防止できる。
本発明では、例えば、図2に示すように、前記プラグ部分(16)に、前記テーパ部分(19)とオネジ部分(20)とを先端方向へ順に設け、そのオネジ部分(20)に、前記駆動部材(22)のメネジ(23)を軸心方向へ移動可能に螺合させることが好ましい。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図1Aから図2に示すように、コレット式クランプを次のように構成した。
基準部材(1)に固定されるハウジング(3a)から先端方向へ一体に突出させたプラグ部分(16)に、先端方向へ狭まるテーパ外周面(18)を備えたテーパ部分(19)とオネジ部分(20)とを先端方向へ順に設ける。上記プラグ部分(16)の上記オネジ部分(20)に駆動部材(22)のメネジ(23)を螺合させることにより、上記プラグ部分(16)に対して上記駆動部材(22)を軸心方向へ移動可能に構成する。その駆動部材(22)に設けた出力部(24)であって、可動部材(2)の円形穴(4)に挿入される出力部(24)の基端部に、半径方向の内方へ突出する内突起(26)と半径方向の外方へ退入する内周溝(27)とを先端方向へ順に設ける。上記の内突起(26)の基端面(26a)を、前記テーパ部分(19)の先端面(19a)よりも基端側に位置させることにより、上記の内突起(26)を上記テーパ部分(19)の外周側に配置可能に構成する。直径方向への拡大および縮小を許容するためのスリット(30)と上記の円形穴(4)の内周面に接当可能なストレート外周面(31)と上記テーパ外周面(18)に先端側から係合するテーパ内周面(32)とを有するコレット(29)の先端部に、前記の内突起(26)に嵌合するように半径方向の内方へ退入された外周溝(35)と前記の内周溝(27)に嵌合するように半径方向の外方へ突出された外突起(36)とを先端方向へ順に設けた。
本発明は、次の作用効果を奏する。
前記コレットのスリットの上部を駆動部材の出力部の下部によって覆えるので、雰囲気中の異物が上記スリットを通って前記テーパ外周面へ侵入するのを防止できる。従って、本発明のコレット式クランプは、前記の従来技術とは異なり、上記コレットの上部を覆うための専用のカバー筒を設ける必要がなくなり、部品点数を少なくして簡素な構成に造れるうえ、上記カバー筒の設置スペースを省略することによって全高を小さくできる。
また、前記プラグ部分に対して上記コレットをロック駆動して同上コレットを拡径させたときには、そのコレットの外突起と前記の出力部の内突起との両者の半径方向の重なり寸法が大きくなる。このため、上記両者の接触面積が大きくなり、上記コレットを強力かつ確実にロック駆動できる。
以上により、本発明は、簡素な構成で強力に駆動できるコレット式クランプを提供できる。
また、上記の内突起を上記テーパ部分の外周側に配置することで、駆動部材の出力部の 外周下部によって、上記テーパ部分の外周上部を確実に覆える。このため、雰囲気中の異物が上記テーパ部分の前記テーパ外周面とテーパ内周面との間に噛み込むのを確実に防止できる。
また、本発明では、例えば図3に示す治具により、前記コレット(29)を強制的に縮径させたときに、そのコレット(29)の前記の外突起(36)の外径寸法を、前記の出力部(24)の前記の内突起(26)の内径寸法よりも小さい値に設定することが好ましい。
この場合、前記の駆動部材の前記の出力部に上記コレットを容易かつ確実に組み付けることが可能になる。
図1Aと図1B及び図2は、本発明の第1実施形態を示している。この第1実施形態では、ワークパレットの位置決め装置にコレット式クランプを利用したものを例示してある。図1Aは、上記コレット式クランプの立面視の断面図である。図1Bは、上記の図1Aの右側面視の部分図である。図2は、上記の位置決め装置の作動説明図であって、左半図はリリース状態を示し、右半図はロック状態を示している。
機械テーブルやクランプパレット等の基準部材1に、可動部材としてのワークパレット2がコレット式クランプ3によって位置決めされる。そのワークパレット2には、平面視で円形の穴4が上下方向へストレートに形成されている。
上記の基準部材1に、大径穴6と嵌合穴7とメネジ穴8とが下向きに順に形成される。その大径穴6の周囲壁の上面から複数のボス10が上向きに突出される。各ボス10の上面に形成した支持面11が、上記ワークパレット2の下部の被支持面2aを受け止めている。
上記クランプ3のハウジング3aは、上記の大径穴6に挿入されるフランジ部分13と、上記の嵌合穴7に嵌入される嵌合部分14と、上記メネジ穴8にネジ止めされるネジ脚15と、上記フランジ部分13から上方へ一体に突出させたプラグ部分16とを備える。
上記プラグ部分16は、上方(先端方向)へ狭まるテーパ外周面18を備えたテーパ部分19と、オネジ部分20とを有し、これらテーパ部分19とオネジ部分20とが上向きに順に設けられている。
前記ワークパレット2の前記の円形穴4にナット状の駆動部材22が挿入可能になっており、その駆動部材22のメネジ23が上記オネジ部分20に軸心方向(上下方向)へ移動可能に螺合される。上記の駆動部材22の外周下部に出力部24が設けられ、その出力部24の下端部(基端部)に、半径方向の内方へ突出する内突起26と内周溝27とが上方へ順に設けられる。
環状のコレット29は、直径方向への拡大および縮小を許容するためのスリット30と、前記の円形穴4の内周面に接当可能なストレート外周面31と、前記テーパ外周面18に上側(先端側)からテーパ係合するテーパ内周面32とを有する。
図2の使用状態では、上記の内突起26の下端面(基端面)26aは、前記プラグ部分16の上端面(先端面)16aよりも下側(基端側)かつ前記テーパ部分19の上端面(先端面)19aよりも下側(基端側)に配置されている。これにより、駆動部材22の出力部24の外周下部によって、上記テーパ部分19の外周上部を覆える。このため、雰囲気中の異物が前記テーパ外周面18とテーパ内周面32との間に噛み込むのを防止できる。
上記コレット29の上端部(先端部)に、上記の内突起26に嵌合する外周溝35と、上記の内周溝27に嵌合するように半径方向の外方へ突出された外突起36とが、上方へ順に設けられる。
また、前記テーパ部分19に回り止めピン38の半径方向の内側部が固定され、そのピン38の半径方向の外端部が前記スリット30に嵌入される。これにより、前記コレット29が回り止めされている。
上記の駆動部材22の上部には、六角レンチ40が挿入される六角穴41が形成される。その六角穴41の下方に円盤部材42が嵌着される。そして、雰囲気中の異物が上記の六角穴41を通って駆動部材22の内方に侵入することを上記の円盤部材42によって防止している。
上記の位置決め装置は、例えば、次のように使用される。
図1Aの未使用状態では、前記オネジ部分20に対して前記の駆動部材22が上昇し、前記コレット29が自己の弾性復元力によって縮径し、そのコレット29の前記テーパ内周面32と前記テーパ外周面18との間には大きな隙間が形成されている。
使用時には、クランプ3を、図1Aの状態から図2中の左半図のリリース状態に切り換えておき、そのリリース状態で基準部材1に対してワークパレット2を下降させ、そのワークパレット2の円形穴4と、駆動部材22及びコレット29とを所定の半径隙間をあけて嵌合させると共に、前記ボス10の支持面11にワークパレット2の被支持面2aを受け止める。
次いで、六角レンチ40によってナット状の駆動部材22を締め付け回転させて、プラグ部分16に対して駆動部材22を下降させる。
すると、前記の内突起26の下端面(基端面)26aが前記コレット29を下方へ押す。これにより、図2中の右半図のロック状態に示すように、上記コレット29が前記テーパ外周面18に沿って下降しながら拡径して、そのコレット29のストレート外周面31が円形穴4の内周面を半径方向(水平方向)へ押圧する。これにより、基準部材1のプラグ部分16に対してワークパレット2を位置決めする。引き続いて、上記の円形穴4に密着したコレット29を介してワークパレット2が基準部材1へ向けて引っ張られる。
なお、上記クランプ3を上記ロック状態から前記リリース状態へ切り換えるときには、上記の六角レンチ40によって上記の駆動部材22を緩め回転させて、プラグ部分16に対して駆動部材22を上昇させればよい。これにより、図2中の左半図に示すように、駆動部材22の内突起26が前記の外突起36を介して上記コレット29を押し上げ、そのコレット29が自己の弾性復元力によって縮径するのである。
上記の第1実施形態(及び後述する各実施形態)は次の長所を奏する。
図2中の左半図のリリース状態では、前記の出力部24の前記の内突起26と縮径状態のコレット29の前記の外突起36との半径方向の重なり寸法が小さい。これに対して、図2中の右半図のロック状態では、上記コレット29が拡径されるので、そのコレット29の外突起36と上記の内突起26との両者の半径方向の重なり寸法が大きくなる。このため、上記両者の接触面積が大きくなり、上記コレット29を強力かつ確実にロック駆動できる。
また、図2中の左半図に示すように、上記コレット29の縮径状態において、前記の出力部24の外周面と同上コレット29の外周面との半径方向の段差を無くすことが容易にできるので、ワークパレット2の円形穴4と上記コレット29とを円滑に嵌合できる。
図3は、上記の駆動部材22の出力部24にコレット29を組み込む治具の一例を示し、その治具の立面視の断面図である。
環状ハウジング51の筒孔に、下方へ狭まるテーパ内周面52が形成され、そのテーパ内周面52に中間スリーブ53のテーパ外周面54が上側から嵌合される。その中間スリーブ53のストレート内周面55に、自己の弾性復元力で縮径された状態のコレット29が挿入される。上記の中間スリーブ53は、比較的に硬質で自己潤滑性を備えた合成樹脂によって構成されている。そして、上記コレット29の上端面に前記ナット状の駆動部材22が載置される。
押下げ筒57によって上記の中間スリーブ53を下降させると、その中間スリーブ53を介して、上記コレット29はスリット30の隙間がほぼ零になるように強制的に縮径され、そのコレット29の外突起36の外径寸法が、前記の出力部24の前記の内突起26の内径寸法よりも小さい値になる。これにより、上記コレット29に対して上記の駆動部材22が、自重によって、又は、押下げ筒57の上部孔58に挿入したロッド(図示せず)の押し下げ力によって下降し、上記の駆動部材22の内突起26と上記コレット29の外周溝35とが水平方向に対面すると共に、同上の駆動部材22の内周溝27と同上コレット29の外突起36とが水平方向に対面する。その後、押上げ筒(図示せず)によって上記の中間スリーブ53を上昇させる。すると、上記コレット29が自己の弾性力によって拡径し、そのコレット29の外突起36が上記の駆動部材22の内周溝27に嵌合する。
これにより、上記の駆動部材22に上記コレット29が組み付けられる。
図4から図6は、それぞれ、本発明の第2実施形態、第3実施形態及び参考例を示し、前記の図1Aに類似する図である。これら別の実施形態及び参考例においては、上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の符号を付けて説明する。
図4の第2実施形態は、上記の第1実施形態とは次の点で異なる。
前記ハウジング3aの下半部にメネジ孔61が形成される。また、前記の駆動部材22は、上部に設けた前記出力部24と、下半部に設けたボルト部62とを有する。そのボルト部62が上記メネジ孔61に螺合されている。そして、六角レンチ40によって上記ボルト部62を下方へ螺進させることにより、前記コレット29を拡径させるようになっている。
また、前記出力部24の前記の内突起26の下端面(基端面)26aが、前記プラグ部分16の上端面(先端面)16aよりも下側(基端側)に配置されている。この構成は、後述する図5の実施形態や図6の参考例でも同様である。
上記構成により、駆動部材22の出力部24の外周下部によって、上記プラグ部分16の外周上部を覆える。このため、雰囲気中の異物が前記テーパ外周面18とテーパ内周面32との間に噛み込むのを抑制できる。
なお、前記の回り止めピン38の外端部は、上記コレット29の前記の外周溝35の高さ位置で前記スリット30を覆うように装着することが好ましい。このように構成することにより、雰囲気中の異物が前記テーパ外周面18とテーパ内周面32との間に噛み込むのを確実に防止できる。
図5の第3実施形態は、上記の図4の第2実施形態を次のように変更したものに相当する。
即ち、前記の駆動部材22を、前記の出力部24を有する筒部材65と、その筒部材65の筒孔に挿入したボルト66とによって構成してある。そのボルト66は、軸心回りに回転自在で軸心方向への移動が阻止されるように、上記の筒部材65に支持されている。上記ボルト66のオネジ脚が、前記ハウジング3aの上半部に設けたメネジ孔61に螺合されている。
図6の参考例は、上記の各実施形態とは次の点で異なる。
前記プラグ部分16は、前記ハウジング3aの上部に設けた筒部分71と、その筒部分71のストレート外周面に上下方向へ往復移動可能に支持された中間コレット72とを備える。その中間コレット72は、スリット73と前記テーパ外周面18とを備えている。そして、上記の中間コレット72の外側に前記コレット29が配置され、その外側のコレット29の前記テーパ内周面32が上記の中間コレット72の上記テーパ外周面18に上側から係合される。
上記の中間コレット72は、環状の弾性部材76とリング77とによって上方へ付勢されている。その中間コレット72の所定量以上の上方移動は、止め輪78によって阻止されている。なお、上記の弾性部材76は、ここでは合成樹脂の場合を例示してあるが、皿バネやコイルバネ等であってもよい。
上記の参考例の装置は次のように作動する。
前記の駆動部材22のロッド80を下降駆動すると、まず、前記の弾性部材76の付勢力によって上昇位置に保持された中間コレット72に対して外側のコレット29が拡径し、その後、上記の弾性部材76に抗して上記の中間コレット72及び外側のコレット29が下降される。これにより、ワークパレットの円形穴(図示せず)に密着させた上記コレット29を介して上記ワークパレットを強力に下降駆動できる。
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
基準部材1は、例示した機械テーブルやクランプパレットに代えて、クランプ用の治具などであってもよい。また、可動部材は、例示したワークパレット2に代えて、ワークや金型などであってもよい。
本発明のコレット式クランプは、手動操作に限定されるものではなく、油圧又は空圧等の流体アクチュエータで駆動してもよく、さらには電動機などによって駆動してもよい。
前記コレット29は、直径方向へ拡大および縮小可能に構成されておればよく、例示した一つのスリット30を備える構造に限定されるものでないことは勿論である。
前記プラグ部分16には、前記テーパ外周面18を周方向へ連続して形成する場合と、3つ以上のテーパ外周面18を周方向へ間隔をあけて形成する場合と、一対のテーパ外周面18・18を半径方向で互いに向かいあうように形成する場合とが考えられる。また、上記コレット29には、前記テーパ内周面32を周方向へ連続して形成する場合と、3つ以上のテーパ内周面32を周方向へ間隔をあけて形成する場合と、一対のテーパ内周面32・32を半径方向で互いに向かいあうように形成する場合とが考えられる。
図1Aは、本発明の第1実施形態を示し、コレット式クランプの立面視の断面図である。図1Bは、上記の図1Aの右側面視の部分図である。 上記クランプを利用した位置決め装置の作説明図であって、左半図はリリース状態を示し、右半図はロック状態を示している。 上記クランプの駆動部材にコレットを組み込む治具の一例を示し、その治具の立面視の断面図である。 本発明の第2実施形態を示し、前記の図1Aに類似する図である。 本発明の第3実施形態を示し、前記の図1Aに類似する図である。 本発明の参考例を示し、前記の図1Aに類似する図である。
1:基準部材,2:可動部材(ワークパレット),3a:ハウジング,4:円形穴,16:プラグ部分,16a:先端面(上端面),18:テーパ外周面,19:テーパ部分,19a:先端面(上端面),20:オネジ部分,22:駆動部材,23:メネジ,24:出力部,26:内突起,26a:基端面(下端面),27:内周溝,29:コレット,30:スリット,31:ストレート外周面,32:テーパ内周面,35:外周溝,36:外突起.

Claims (4)

  1. 基準部材(1)に固定されるハウジング(3a)から先端方向へ一体に突出させたプラグ部分(16)に、先端方向へ狭まるテーパ外周面(18)を備えたテーパ部分(19)を設け、
    上記プラグ部分(16)に対して軸心方向へ移動される駆動部材(22)に設けた出力部(24)であって、可動部材(2)の円形穴(4)に挿入される出力部(24)の基端部に、半径方向の内方へ突出する内突起(26)と半径方向の外方へ退入する内周溝(27)とを先端方向へ順に設け、
    上記の内突起(26)の基端面(26a)を、前記テーパ部分(19)の先端面(19a)よりも基端側に位置させることにより、上記の内突起(26)を上記テーパ部分(19)の外周側に配置可能に構成し、
    直径方向への拡大および縮小を許容するためのスリット(30)と上記の円形穴(4)の内周面に接当可能なストレート外周面(31)と上記テーパ外周面(18)に先端側から係合するテーパ内周面(32)とを有するコレット(29)の先端部に、前記の内突起(26)に嵌合するように半径方向の内方へ退入された外周溝(35)と前記の内周溝(27)に嵌合するように半径方向の外方へ突出された外突起(36)とを先端方向へ順に設けた、
    ことを特徴とするコレット式クランプ。
  2. 請求項1のコレット式クランプにおいて、
    前記プラグ部分(16)に、前記テーパ部分(19)とオネジ部分(20)とを先端方向へ順に設け、そのオネジ部分(20)に、前記駆動部材(22)のメネジ(23)を軸心方向へ移動可能に螺合させた、ことを特徴とするコレット式クランプ。
  3. 基準部材(1)に固定されるハウジング(3a)から先端方向へ一体に突出させたプラグ部分(16)に、先端方向へ狭まるテーパ外周面(18)を備えたテーパ部分(19)とオネジ部分(20)とを先端方向へ順に設け、
    上記プラグ部分(16)の上記オネジ部分(20)に駆動部材(22)のメネジ(23)を螺合させることにより、上記プラグ部分(16)に対して上記駆動部材(22)を軸心方向へ移動可能に構成し、その駆動部材(22)に設けた出力部(24)であって、可動部材(2)の円形穴(4)に挿入される出力部(24)の基端部に、半径方向の内方へ突出する内突起(26)と半径方向の外方へ退入する内周溝(27)とを先端方向へ順に設け、
    上記の内突起(26)の基端面(26a)を、前記テーパ部分(19)の先端面(19a)よりも基端側に位置させることにより、上記の内突起(26)を上記テーパ部分(19)の外周側に配置可能に構成し、
    直径方向への拡大および縮小を許容するためのスリット(30)と上記の円形穴(4)の内周面に接当可能なストレート外周面(31)と上記テーパ外周面(18)に先端側から係合するテーパ内周面(32)とを有するコレット(29)の先端部に、前記の内突起(26)に嵌合するように半径方向の内方へ退入された外周溝(35)と前記の内周溝(27)に嵌合するように半径方向の外方へ突出された外突起(36)とを先端方向へ順に設けた、
    ことを特徴とするコレット式クランプ。
  4. 請求項1から3のいずれかのコレット式クランプにおいて、
    前記コレット(29)を強制的に縮径させた状態では、そのコレット(29)の前記の外突起(36)の外径寸法を、前記の出力部(24)の前記の内突起(26)の内径寸法よりも小さい値に設定した、ことを特徴とするコレット式クランプ。
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