JP4901986B2 - 二軸クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ほぼ直交する２本の軸にそれぞれ摺動可能に嵌合した１つの連結部品を1箇所の締付け手段により差動的に二段階で前記２本の軸をクランプする装置に関する。

計測機器の位置決め装置や工作機械の加工基準設定装置、あるいは棒状材からなる構造物において、ほぼ直交する軸上を摺動可能な連結部品によって、それぞれの軸を所定の位置関係で固定する方法が多く用いられている。
しかし通常はそれぞれの軸を個別のねじで締付ける構造なので作業効率が悪いという問題があった。

上記問題を解決する方法として、例えば特許文献１では、１個のねじによって並列する２個の支持軸を回動及び固定可能に連結したクランプ装置が考案されている。
しかし特許文献１の構造では、部品点数が多く高価になる点、２本の軸径が同一の場合でも基筒体５と第一締付筒１２を太くする必要があるので無駄な大きさになる点、ほぼ同時に両方の軸がクランプされるので、例えば、先ず高さを調節してその後水平方向の位置を調整する等の順を追った締付け作業ができないという問題があった。

また特許文献２では、１組のボルトとナットによって棒状部材を連結固定する結合具が考案されている。
しかし特許文献２の方法では、軸を斜め方法に押すことになるので、軸が直角に固定できない可能性があり、また、両方の軸が同時にクランプされるので、上記と同様に順を追った締付け作業はできない。

実開昭６２−１６７９１７号公報 実開昭５８−５３９０７号公報

本発明は１個のねじを締付けることによって、先ず第１の軸をクランプし、更に前記のねじを締付けることによって第２の軸をクランプする装置を提供することによって、クランプ作業の位置決め精度を向上し、かつ作業性を改善したものである。

ほぼ直角に交差する２本の軸を、１つの締付け手段により、差動的に二段階で前記２本の軸をクランプする装置であり、ケースと、ケースに保持されたクランプ体と、ケースに螺合した締付けボルトからなり、締付けボルトを締めることにより、ボルトの先端がクランプ体を押し、先ず第１軸がケース側に設けられた第１軸当接面とクランプ体に設けられた第１軸当接面に挟まれて保持され、次に、クランプ体の第２軸挿入穴を貫通した第２軸が、前記第２軸挿入穴の側部に設けたスリットによって容易に弾性変形する構造になっていることにより前記第２軸を保持することを特徴とする二軸クランプ装置である。

前記第２軸挿入穴の側部に設けたスリットが、第２軸挿入穴の内周面と前記クランプ体の外表面を繋いでいる１つのスリットであることを特徴とした二軸クランプ装置である。

前記第２軸挿入穴の側部に設けたスリットが、第２軸の穴の中心に対してほぼ対称に設けられた少なくとも４個の非貫通スリットであり、該非貫通スリットは第２軸の挿入穴の内周面からクランプ体の外表面に向かって設けられクランプ体の外表面に達していないスリットと、クランプ体の外表面から第２軸挿入穴に向かって設けられ該第２軸挿入穴の内周面に達していないスリットとが、ボルトの締付け力が作用する方向に交互に配置されていることを特徴とする二軸クランプ装置である。

前記第２軸挿入穴の側部に設けたスリットが、第２軸挿入穴の中心軸に対してほぼ平行に設けられた少なくとも４個の非貫通スリットであり、そのうちの２個は第２軸の入り口から出口方向に向かう、ほぼ同一平面内にある一対の非貫通スリットであり、他の２個は第２軸の出口から入り口方向に向かう、前記平面とは別のほぼ同一平面内にある一対の非貫通スリットであることを特徴とする二軸クランプ装置である。
尚、ここでは説明を容易にするために第２軸挿入穴の両端面を、第２軸の入り口と出口と表現したが第二軸の挿入方向を限定するものではない。

１本の締付けボルトを締付けることにより、２本の軸を差動的に締付け固定することができるので、作業性が良い。

２本の軸に対する位置決めを、順次行うことができるので、例えば、先ず左右方向位置を正確に決めてから、次に前後方向の位置を決める作業ができるので、１本のねじで二方向の位置決めが可能でありながら、精度の高い位置決めができる。

部品点数が少ないので比較的低コストで製作可能であり、双方の軸を円弧で締付けるので接触面圧が低く、その結果軸が磨耗しにくいので耐久性に優れ、当初の高精度を保つことができる。

請求項３又は請求項４によれば、締付ける軸の径方向又は軸心方向に対し、非貫通スリットをほぼ対称に設けたので、穴の弾性変形量が軸中心に対して左右対称になるので、位置決め制度が更に向上し、軸の偏磨耗を防ぐことができる。

本発明による二軸クランプ装置の斜視図である。 本発明によるケースの正面図と側面図である。 本発明によるクランプ体の正面図と側面図である（請求項２の形状）。 本発明によるクランプ体の正面図と側面図である（請求項３の形状）。 本発明によるクランプ体の正面図と側面図である（請求項４の形状）。

図１〜３を用いて本発明の基本的な構成を説明する。図１は、本発明によるクランプ装置によってほぼ直交する二軸を固定している状態を示した斜視図である。

直方体状のケース１０には、直方体状のクランプ体２０を、図１で上下方向に摺動可能に収容するための角穴１４が設けられており、角穴の下部には、第１軸３１の外径よりやや大きな曲率の半円筒面を持つ第１軸当接面１１が設けられている。
ケース１０の上部（第１軸当接面１１に対向する側）には、めねじ１３が加工されている。
また、角穴の中央やや上の両側面に、第１軸当接面１１と直交する方向に、第２軸３２をルーズに貫通させるための逃げ穴１２が設けられている。

クランプ体２０の下部には、第１軸の外径よりやや大きな曲率の半円筒面を持つ第１軸当接面２１が設けられている。
また、クランプ体の中央やや上には、第１軸当接面２１と直交する方向に、第２軸３２を摺動可能に貫通させるための第２軸挿入穴２２が設けられている。
第２軸挿入穴２２の内周面からクランプ体の外表面までを繋ぐ１つの貫通スリット２３が加工されている。
クランプ体の上面には、締付けボルト３３の先端が入る大きさの円形凹部２８が設けられている。

以上の構成において、図１に示したように、ケース１０に設けた第１軸当接面１１とクランプ体２０に設けた第１軸当接面２１の間に第１軸３１を通し、かつ、第２軸３２をケースに設けた逃げ穴１２とクランプ体に設けた第２軸挿入穴２２を共に貫通させた状態にして、締付けボルト３３を締めると、先ずクランプ体２０が
図１で下方向に押されて、第１軸３１が、ケースに設けた第１軸当接面１１とクランプ体に設けた第１軸当接面２１に挟持され固定される。

さらに締付けボルト３３を締めると、クランプ体２０が弾性変形し、貫通スリット２３の溝幅が狭くなる。すなわちクランプ体に設けた第２軸挿入穴２２の上下方向の内径が小さくなり、第２軸３２を締付け、これを固定する。

上記のように締付けボルトを締めることにより、第１軸と第２軸の両方を締付けることができ、しかも、先ず第１軸が固定されて、さらにボルトを締付けることにより第２軸が固定されるので、順次位置を調節しながら高精度の位置決めをすることができる。

尚、ケースに設けた第１軸当接面１１と、クランプ体に設けた第１軸当接面２１は、一方又は両方が半円柱に満たない深さになっているので、第１軸を締付けた際にクランプ体の下端がケースに設けた角穴の平面部に当たらないようになっている。
また、クランプ体に設けた凹部２８は、締付けボルト３３の先端をガイドし、締付けボルトを少し緩めてもクランプ体２０がケース１０から抜け出さないようになっている。

図４は、図３に示した、１つの貫通スリット２３の代わりに、複数の非貫通スリット２４、２５を設けた例である。締付に必要な弾性変形量を確保するために、挿入穴２２からクランプ体の外表面に向かう非貫通スリット２４と、クランプ体の外表面から挿入穴２２に向かう非貫通スリット２５を上下交互に、挿入穴２２の左右側部にほぼ左右対称に設けてある。
局部曲げによる変形量を大きくするために、少なくとも非貫通スリット２４、２５はそれぞれ１対以上、好ましくは図４に示したように、非貫通スリット２４を１対、非貫通スリット２５を２対設けるのが好ましい。
尚、スリットの深さは、非貫通スリット２４、２５が上方向から見てオーバーラップするようにして局部曲げを発生しやすくし、溝底形状を丸くして応力の集中を避けることが好ましい。

図５は、図３に示した、１つの貫通スリット２３の代わりに、複数の非貫通スリット２６、２７を設けた例である。
第２軸挿入穴の中心軸に対してほぼ平行に、上下位置をずらしてオーバーラップする４個の非貫通スリットを対向するように設けることにより、上下方向の締付力によって、第２軸挿入穴の内径が容易に弾性変形するようになっている。図５に示した非貫通スリットの方が、
図４に示したスリットより加工しやすいというメリットがある。

図４又は図５に示したスリット形状にすることにより、第２軸挿入穴２２の弾性変形量が左右対称になるので、クランプする際にクランプ体２０と第２軸３２がわずかに角度変化することがなくなり、より正確な位置決め精度でクランプすることができる。

１ 本発明によるクランプ装置
１０ ケース
１１ ケース側の第１軸当接面
１２ ケースに設けた第２軸の逃げ穴
１３ ケース側に設けためねじ
１４ 角穴
２０ クランプ体
２１ クランプ体の第１軸当接面
２２ クランプ体の第２軸挿入穴
２３ クランプ体の第２軸挿入穴に設けた貫通スリット
２４ クランプ体の第２軸挿入穴からクランプ体の外表面に向かう非貫通スリット
２５ クランプ体の外表面から第２軸挿入穴方向に向かう非貫通スリット
２６ クランプ体の第２軸挿入穴の側部に、挿入穴の軸心方向に設けた非貫通スリット
２７ 非貫通スリット２６の対面から上下位置をずらして設けた非貫通スリット
２８ クランプ体に設けた凹部
３１ 第１軸
３２ 第２軸
３３ 締付けボルト

Claims (4)

1. ほぼ直角に交差する２本の軸（３１、３２）を、それぞれの軸に摺動可能に挿入した１つのクランプ装置（１）に設けた１つの締付け手段により、差動的に二段階で前記２本の軸をクランプする装置であり、ケース（１０）とケースに保持されたクランプ体（２０）と、前記ケースに螺合し、前記２本の軸の軸心を最短距離で結ぶ線分の延長線上に配した締付けボルト（３３）からなり、前記締付けボルトを締めることにより、ボルトの先端がクランプ体（２０）を押し、先ず第１軸（３１）がケース側に設けられた第１軸当接面（１１）とクランプ体に設けられた第１軸当接面（２１）に挟まれて保持され、次に、ケースの逃げ穴（１２）を通りかつクランプ体の第２軸挿入穴（２２）を貫通した第２軸（３２）が、前記第２軸挿入穴の側部に設けたスリット（２３、又は２４と２５、又は２６と２７）によってクランプ体が容易に弾性変形し、前記第２軸挿入穴の内径が減少することにより、保持されることを特徴とする二軸クランプ装置。
   
2. 前記第２軸挿入穴（２２）の側部に設けたスリットが、前記第２軸挿入穴の内周面と前記クランプ体の外表面を繋いでいる１つのスリット（２３）であることを特徴とする請求項１に記載した二軸クランプ装置。
3. 前記第２軸挿入穴（２２）の側部に設けたスリットが、前記第２軸挿入穴の中心に対してほぼ対称に設けられた少なくとも４個の非貫通スリットであり、該非貫通スリットは前記第２軸挿入穴の内周面から前記クランプ体の外表面に向かって設けられクランプ体の外表面に達していないスリット（２４）と、クランプ体の外表面から前記第２軸挿入穴に向かって設けられ該第２軸挿入穴の内周面に達していないスリット（２５）とが、ボルトの締付け力が作用する方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載した二軸クランプ装置。
4. 前記第２軸挿入穴（２２）の側部に設けたスリットが、前記第２軸挿入穴の中心軸に対してほぼ平行に設けられた少なくとも４個の非貫通スリットであり、そのうちの２個は第２軸の入り口から出口方向に向かう、ほぼ同一平面内にある一対の非貫通スリット（２６）であり、他の２個は第２軸の出口から入り口方向に向かう、前記平面とは別のほぼ同一平面内にある一対の非貫通スリット（２７）であることを特徴とする請求項１に記載した二軸クランプ装置。