JP4864164B2 - 流体カプラ付きクランピングシステム - Google Patents
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Description
支持面を有する基準ブロックに被支持面を有する可動ブロックを固定するクランプ装置において、そのクランプ装置のリリース状態では、出力部材の上部が可動ブロックを押し上げて、上記の支持面と上記の被支持面との間に所定の接当隙間が形成される。そのクランプ装置を上記リリース状態からロック状態へ切り換えることにより、上記の出力部材が係合具を介して上記の可動ブロックを同上基準ブロックへ向けて移動させて上記の被支持面を上記の支持面に押圧する。
即ち、基準ブロックに対してワークパレット等の可動ブロックを垂直方向に装着する場合において、その可動ブロック(及びワークやワーククランプ)が軽量であると、その可動ブロックを下降させて基準ブロックに装着したときに、流体カプラに内装した閉弁用バネの付勢力に基づく反力によって可動ブロックの被支持面が基準ブロックの支持面から許容範囲を越えて過度に離間してしまうことがある。この場合には、可動ブロックのクランプ用の係止孔に基準ブロックの係合具が円滑に係合しなくなるという問題が生じる。
本発明の目的は、上記の問題点を解決することにある。
支持面Sを有する基準ブロックRに被支持面Tを有する可動ブロックMを固定するクランプ装置4と、そのクランプ装置4に対して所定の軸間距離をあけて配置される流体カプラ8とを備える。上記クランプ装置4のリリース状態では上記の支持面Sと上記の被支持面Tとの間に所定の接当隙間Bが形成されるように構成する。そのクランプ装置4を上記リリース状態からロック状態へ切り換えることにより、上記の基準ブロックRに設けた出力部材31が係合具34を介して上記の可動ブロックMを同上基準ブロックRへ向けて移動させて上記の被支持面Tを上記の支持面Sに接当させるように構成する。上記の流体カプラ8は、上記の基準ブロックRに設けられると共に閉弁用弾性体67によって閉じられた第1継手61と上記の可動ブロックMに設けられると共に別の閉弁用弾性体74によって閉じられた第2継手62とを上記の両閉弁用弾性体67,74の付勢力に抗して突き合わせることにより、所定の開き状態を確保するように構成する。上記の流体カプラ8の上記所定の開き状態を確保するための突き合わせストロークを前記の接当隙間Bの寸法以下の値に設定し、かつ、上記リリース状態では上記の第1継手61と第2継手62との先端部同士が接当または微小隙間をあけて対面するように構成する。これにより、上記クランプ装置4を上記ロック状態に切り換えたときに上記の流体カプラ8を上記所定の開き状態に切り換える。
なお、上記の微小隙間は、前記所定の接当隙間Bよりも小さい隙間であって、上記クランプ装置4を上記ロック状態に切り換えたときに上記の流体カプラ8が前記所定の開き状態に切り換わる程度の小さな隙間であればよい。
クランプ装置のリリース状態では基準ブロックの支持面と可動ブロックの被支持面との間に所定の接当隙間が形成されるように構成すると共に、流体カプラの所定の開き状態を確保するための突き合わせストロークを上記所定の接当隙間の寸法以下の値に設定し、かつ、上記リリース状態では上記の流体カプラを構成する第1継手と第2継手との先端部同士が接当または微小隙間をあけて対面するように構成し、上記クランプ装置をロック状態に切り換えたときに上記の流体カプラが上記所定の開き状態に切り換えられる。このため、その流体カプラは、突き合わせ操作時に、十分な開度を確保することと必要な突き合わせストロークを小さくすることとを両立できる。その結果、クランピングシステムの背丈が小さくなる。
また、上述したように、リリース状態では第1継手と第2継手との先端部同士が接当または微小隙間をあけて対面するように構成したので、可動ブロックを基準ブロックに装着したときに、流体カプラに内装した閉弁用弾性体の付勢力に基づく反力が基準ブロックに殆んど作用しないか又は全く作用しない。このため、可動ブロックの被支持面が基準ブロックの支持面から許容範囲を越えて過度に離間してしまうことを防止でき、可動ブロックのクランプ用の係止孔に基準ブロックの係合具が円滑に係合する。
前記の係合具は、前記の出力部材31のロック移動によって半径方向の外方へ移動されるボール34であって周方向に所定の間隔をあけて上記の基準ブロックRに支持した複数のボール34によって構成される。前記の可動ブロックMには、上記の複数のボール34が係合する係止孔13を設ける。上記の出力部材31のロック移動時には、その出力部材31が上記の複数のボール34と上記係止孔13とを介して上記の可動ブロックMを前記の基準ブロックRに押圧する。
上記構成によれば、クランプ装置を簡素に構成できる。
前記の可動ブロックMの前記の被支持面T側にソケット穴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を前記の基準ブロック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する。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に前記の出力部材31を軸心方向へ移動自在に挿入する。その出力部材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とに移動される前記の係合具34を配置する。上記の出力部材31を基端方向へクランプ駆動することにより、その出力部材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、前記の可動ブロックMを前記の基準ブロックRへ向けて移動させる。
上記構成によれば、位置決め機能付きのクランピングシステムを提供できる。
前記の第1継手61と第2継手62との両継手のうちの一方の継手61は、筒状ケーシング64の先端部内周に設けた弁座65と、その筒状ケーシング64内に設けられて前記の閉弁用弾性体67によって上記の弁座65に封止接当されるロッド状弁体66とを備える。上記の両継手のうちの他方の継手62は、別の筒状ケーシング71内に設けた別のロッド状弁体72と、その別のロッド状弁体72の先端部外周に前記の別の閉弁用弾性体74によって基端側から封止接当される別の弁座73とを備える。上記の両継手61,62を突き合わせることにより、上記の筒状ケーシング64が上記の別の弁座73を基端側へ後退させると共に、上記の別のロッド状弁体72が上記ロッド状弁体66を基端側へ後退させ、これにより、前記の流体カプラ8を前記所定の開き状態に切り換える。
上記構成によれば流体カプラを簡素に構成できる。
まず、図1と図2によってクランピングシステムの全体構造を説明する。図1は、クランピングシステムのロック状態の立面図である。図2は、上記クランピングシステムにおいて、基準ブロックから可動ブロックを分離した状態の立面視の部分断面図である。
上記のピストン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。
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2の分離状態では、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。
なお、上記所定の接当隙間Bの寸法は、この実施形態では約1mmの値に設定しているが、約 0.5 mmから約3mmの範囲内の値に設定することが考えられる。
上記の図3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、前記の接当隙間Bとを順にクリーニングし、その後、外部へ排出される。
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、上記ロック状態では、同上の図4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。
その流体カプラ8は、前記クランプパレット2に設けた第1継手61と前記ワークパレット3に設けた第2継手62とからなる。
上記の第1継手61は、筒状ケーシング64の上端部(先端部)内周に設けた弁座65と、その筒状ケーシング64内に設けたロッド状弁体66と、そのロッド状弁体66を上記の弁座65に封止接当させる閉弁バネ(閉弁用弾性体)67とを備える。上記ロッド状弁体66は、筒状ケーシング64に取付けたガイド筒68に支持されている。そのガイド筒68とロッド状弁体66との間に上記の閉弁バネ67が装着されている。
より詳しくいえば、上記の別の筒状ケーシング71の下半部分に摺動筒76が上下移動可能で保密状に支持され、その摺動筒76の下部内周に前記の弁座73が設けられる。また、別の筒状ケーシング71の上半部分にガイド部材77が上下移動可能に支持され、そのガイド部材77に前記の別のロッド状弁体72の上部が取り付けられている。上記ガイド部材77と摺動筒76との間に前記の閉弁バネ74が装着される。また、上記の摺動筒76の下部には接当用の封止具78が装着されている。
前記の図2の分離状態では、第1継手61の閉弁バネ67がロッド状弁体66の上部を筒状ケーシング64の弁座65に封止接当させると共に、第2継手62の閉弁バネ74が摺動筒76の弁座73をロッド状弁体72の下部に封止接当させている。
なお、その図4のロック状態では、前記クランプパレット2の上面とワークパレット3の下面との間の距離は、A−Bになっている。
この別の実施形態においては、上記の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がゴム製の進出手段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、上記の進出手段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。
前記シャトル部材23を付勢する皿バネ(進出手段)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、また、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。さらには、上記の進出手段は、圧油や圧縮空気等の圧力流体が作用するピストンを利用することも可能である。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 支持面(S)を有する基準ブロック(R)に被支持面(T)を有する可動ブロック(M)を固定するクランプ装置(4)と、そのクランプ装置(4)に対して所定の軸間距離をあけて配置される流体カプラ(8)とを備え、
上記クランプ装置(4)のリリース状態では上記の支持面(S)と上記の被支持面(T)との間に所定の接当隙間(B)が形成されるように構成し、そのクランプ装置(4)を上記リリース状態からロック状態へ切り換えることにより、上記の基準ブロック(R)に設けた出力部材(31)が係合具(34)を介して上記の可動ブロック(M)を同上基準ブロック(R)へ向けて移動させて上記の被支持面(T)を上記の支持面(S)に接当させるように構成し、
上記の流体カプラ(8)は、上記の基準ブロック(R)に設けられると共に閉弁用弾性体(67)によって閉じられた第1継手(61)と上記の可動ブロック(M)に設けられると共に別の閉弁用弾性体(74)によって閉じられた第2継手(62)とを上記の両閉弁用弾性体(67)(74)の付勢力に抗して突き合わせることにより、所定の開き状態を確保するように構成し、
上記の流体カプラ(8)の上記所定の開き状態を確保するための突き合わせストロークを前記の接当隙間(B)の寸法以下の値に設定し、かつ、上記リリース状態では上記の第1継手(61)と第2継手(62)との先端部同士が接当または微小隙間をあけて対面するように構成し、これにより、上記クランプ装置(4)を上記ロック状態に切り換えたときに上記の流体カプラ(8)を上記所定の開き状態に切り換える、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。 - 請求項1の流体カプラ付きクランピングシステムにおいて、
前記の係合具は、前記の出力部材(31)のロック移動によって半径方向の外方へ移動されるボール(34)であって周方向に所定の間隔をあけて上記の基準ブロック(R)に支持した複数のボール(34)によって構成され、
前記の可動ブロック(M)には、上記の複数のボール(34)が係合する係止孔(13)を設け、
上記の出力部材(31)のロック移動時には、その出力部材(31)が上記の複数のボール(34)と上記係止孔(13)とを介して上記の可動ブロック(M)を前記の基準ブロック(R)に押圧する、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。 - 請求項1の流体カプラ付きクランピングシステムにおいて、
前記の可動ブロック(M)の前記の被支持面(T)側にソケット穴(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)を前記の基準ブロック(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)に前記の出力部材(31)を軸心方向へ移動自在に挿入し、その出力部材(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)とに移動される前記の係合具(34)を配置し、
上記の出力部材(31)を基端方向へクランプ駆動することにより、その出力部材(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、前記の可動ブロック(M)を前記の基準ブロック(R)へ向けて移動させる、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。 - 請求項1から3のいずれかの流体カプラ付きクランピングシステムにおいて、
前記の第1継手(61)と第2継手(62)との両継手のうちの一方の継手(61)は、筒状ケーシング(64)の先端部内周に設けた弁座(65)と、その筒状ケーシング(64)内に設けられて前記の閉弁用弾性体(67)によって上記の弁座(65)に封止接当されるロッド状弁体(66)とを備え、
上記の両継手のうちの他方の継手(62)は、別の筒状ケーシング(71)内に設けた別のロッド状弁体(72)と、その別のロッド状弁体(72)の先端部外周に前記の別の閉弁用弾性体(74)によって基端側から封止接当される別の弁座(73)とを備え、
上記の両継手(61)(62)を突き合わせることにより、上記の筒状ケーシング(64)が上記の別の弁座(73)を基端側へ後退させると共に、上記の別のロッド状弁体(72)が上記ロッド状弁体(66)を基端側へ後退させ、これにより、前記の流体カプラ(8)を前記所定の開き状態に切り換える、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。 - 請求項1から3のいずれかの流体カプラ付きクランピングシステムにおいて、
前記クランプ装置(4)をリリース状態に切り換えたときには、そのクランプ装置(4)の前記の出力部材(31)が前記の可動ブロック(M)を受け止めて前記所定の接当隙間(B)を形成する、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。 - 請求項1から3のいずれかの流体カプラ付きクランピングシステムにおいて、
前記クランプ装置(4)をリリース状態に切り換えたときには、前記の第1継手(61)が前記の第2継手(62)を介して前記の可動ブロック(M)を受け止めて前記所定の接当隙間(B)を形成する、ことを特徴とする流体カプラ付きクランピングシステム。
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