JP5385710B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの穴にグリップ部材のグリップ爪を係合させクランプ本体側へ引き付けてクランプするクランプ装置に関し、特にグリップ部材を支持するサポート機能を確保しながら、クランプ力を強化可能にしたクランプ装置に関するものである。

ワークの上面や、ワークの外周部の上面を機械加工するような場合、ワークの端部を上方から押圧具で押圧する形式のクランプ装置を採用することはできないため、上記のようなクランプ装置（所謂、ホールクランプ又はエクスパンション・クランプ）が採用される。このクランプ装置では、クランプ本体にクランプ対象のワークを着座させる着座面が形成され、ワーク投入時にワークを着座面に搭載して支持し、ワークの穴の内周面をグリップするグリップ部材と、このグリップ部材に挿入されたテーパ軸部を有するクランプロッドとをワークの穴に挿入し、クランプロッドをクランプ駆動手段の油圧力や圧縮スプリングの力で着座面側へ引き付けることで、テーパ軸部によりグリップ部材を拡径させて穴の内周面に係合させ、そのグリップ部材を更に着座面側へ引き着付けることで、ワークを着座面に固定する。この種のクランプ装置が特許文献１，２に記載されている。

上記の特許文献１，２のクランプ装置では、グリップ部材を下方から支持するサポート機構として、グリップ部材の下端を支持する環状支持部材と、この環状支持部材を上方へ付勢する圧縮スプリング部材を設けている。ここで、圧縮スプリングによるサポート力が不足すると、クランプ動作開始時にグリップ部材が穴の内周面をグリップせずに下方へスリップする。そのため、サポート力を発生する圧縮スプリングとしては、ある程度大きなサポート力を発生可能なスプリングを採用する必要がある。
上記のサポート機構と異なるサポート機構として、グリップ部材の下端を支持する環状受圧部材と、この環状受圧部材の環状筒部の下端部に油圧を受圧させる油室を設ける場合もある。

特許第３５５００１０号公報 ドイツ特許第４０２０９８１号公報

前記特許文献１，２のクランプ装置におけるサポート機構は、アンクランプ状態のときも、クランプ状態のときも、圧縮スプリングによるサポート力を発生し、グリップ部材をアンクランプ方向へ付勢するため、そのサポート力の分だけクランプ力が低下する。それ故、クランプ駆動手段で発揮可能な最大クランプ力又はほぼ最大クランプ力までクランプ力を強化することができない。

サポート機構として、グリップ部材の下端を支持する環状受圧部材と、この環状受圧部材の環状筒部の下端部に油圧を受圧させる油室を設ける場合、クランプロッドを駆動するクランプ油室を前記油圧として兼用する場合が多い。この構成においても、クランプ動作開始後には、環状受圧部材にクランプ力と反対向きの油圧力（サポート力）が作用するため、そのサポート力の分だけクランプ力が低下する。それ故、クランプ駆動手段で発揮可能な最大クランプ力又はほぼ最大クランプ力までクランプ力を強化することができない。 本発明の目的は、グリップ部材の拡径時には油圧力でグリップ部材を支持し、グリップ部材の拡径後には前記油圧力の全部又は一部を解除可能なクランプ装置を提供することである。

請求項１のクランプ装置は、クランプ本体と、径方向へ拡縮可能で且つワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を含むクランプロッドと、このクランプロッドを進退駆動する為の駆動手段とを有するクランプ装置において、前記グリップ部材を拡径させる際にグリップ部材を油圧力で支持するサポート機構と、前記駆動手段によりクランプロッドをクランプ駆動するとき、前記グリップ部材の拡径後に前記サポート機構の油圧力の全部又は一部を解除する油圧力解除手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記サポート機構は、前記グリップ部材の基端を支持する環状受圧部材と、この環状受圧部材の環状筒部にクランプ方向と反対方向向きに油圧を受圧させるサポート油室とを有することを特徴としている。

請求項３のクランプ装置は、請求項２の発明において、前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為のクランプ油室と、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、前記サポート油室は、前記クランプ油室に対して独立に形成された専用サポート油室からなることを特徴としている。

請求項４のクランプ装置は、前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為のクランプ油室と、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、前記サポート油室は、前記クランプ油室に対して独立に形成された専用サポート油室と前記クランプ油室とからなることを特徴としている。

請求項５のクランプ装置は、請求項２の発明において、前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為の圧縮スプリングと、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、前記サポート油室は、クランプ本体内に形成された専用サポート油室からなることを特徴としている。

請求項６のクランプ装置は、請求項３又は４の発明において、前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に形成された絞り通路とを備えたことを特徴としている。

請求項７のクランプ装置は、請求項３又は４の発明において、前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に前記専用サポート油室への油圧供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁を設け、前記チェック弁に逆止状態のときに油圧の排出を許す絞り通路を設けたことをことを特徴としている。

請求項８のクランプ装置は、請求項３又は４の発明において、前記クランプ本体のアンクランプ方向側端部にクランプ対象のワークを着座させる着座面を設け、前記グリップ部材に、アンクランプ状態のとき前記着座面よりもアンクランプ方向側に位置し且つクランプ動作時に前記着座面と同位置又は前記着座面よりもクランプ方向側となるワーク搭載面を設けたことを特徴としている。

請求項９のクランプ装置は、請求項８の発明において、前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に前記専用サポート油室への油圧供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁を設け、前記クランプ動作時にワーク搭載面が着座面と同位置になったとき、前記環状受圧部材で操作されて前記チェック弁を開弁させるチェック弁操作機構を設けたことを特徴としている。

請求項１０のクランプ装置は、請求項６，７，９の何れか１つの発明において、前記クランプ本体に形成された油路の、前記専用サポート油室と反対側端部は、前記アンクランプ油室に連通されたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、グリップ部材を拡径させる際には、サポート機構の油圧力でグリップ部材を支持することで確実に拡径させることができるうえ、クランプロッドをクランプ駆動するとき、前記グリップ部材の拡径後に前記サポート機構の油圧力の全部又は一部を解除するため、解除した油圧力の分だけクランプ力を強化することができ、クランプ装置の信頼性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、サポート機構が、環状受圧部材と、この環状受圧部材の環状筒部にクランプ方向と反対方向向きに油圧を受圧させるサポート油室を有するため、油圧力でグリップ部材を支持するサポート機構となる。

請求項３の発明によれば、駆動手段がクランプ油室と、アンクランプ油室とを有し、前記サポート油室がクランプ油室とは独立の専用サポート油室からなるため、この専用サポート油室の油圧を抜くことにより、サポート機構で発生する油圧力の全部を解除することが可能になり、クランプ力を一層強化することができる。

請求項４の発明によれば、駆動手段がクランプ油室と、アンクランプ油室とを有し、前記サポート油室がクランプ油室とは独立の専用サポート油室とクランプ油室とからなるため、専用サポート油室の油圧を抜くことで、サポート機構で発生する油圧力の一部を解除することができる。

請求項５の発明によれば、駆動手段が、クランプロッドをクランプ方向へ駆動する圧縮スプリングとアンクランプ油室とを有し、前記サポート油室がクランプ本体内に形成した独立の専用サポート油室からなるため、この専用サポート油室の油圧を抜くことにより、サポート機構で発生する油圧力の全部を解除することが可能になり、クランプ力を一層強化することができる。クランプ油室を省略し、クランプロッドをクランプ方向へ駆動する圧縮スプリングを設けたため、クランプ装置を油圧供給源から分離した状態で、クランプしたワークを機械加工に供することができるため、クランプ装置の汎用性が高まる。

請求項６の発明によれば、専用サポート油室に油圧を供給する油路と、この油路に形成された絞り通路とを有するため、この油路にアンクランプ油室から油圧を供給するように構成することが可能になり、油圧回路を簡単化することが可能になる。
即ち、アンクランプ状態で専用サポート油室に油圧を充填してサポート機構の油圧力を発生させておき、クランプ動作時にアンクランプ油室の油圧を抜いても、絞り通路により専用サポート油室の油圧低下を遅らせることができるから、クランプ動作開始初期にサポート機構の油圧力（サポート力）を確保することができる。

請求項７の発明によれば、専用サポート油室に油圧を供給する油路と、この油路に設けられ専用サポート油室への油圧の供給を許すチェック弁とを設け、このチェック弁に逆止状態のときに油圧の排出を許す絞り通路を設けたため、請求項６の発明と同様の効果が得られる。

請求項８の発明によれば、クランプ本体の端部にワークを着座させる着座面を設け、グリップ部材に、ワークを着座面よりも高い位置で受け止め且つワーククランプ状態ではワークを着座面に着座させる得るワーク搭載面を設けたため、着座面がワークで損傷するのを防止でき、着座センサを設けた場合には着座センサの誤作動を防止できる。

請求項９の発明によれば、専用サポート油室へ油圧を供給する為の油路と、この油路に設けたチェック弁とを設け、クランプ動作時に、グリップ部材と一体的に微小距離クランプ方向へ移動する環状受圧部材で操作されてチェック弁を開弁させるチェック弁操作機構を設けたので、請求項６の発明と同様の効果が得られる。

請求項１０の発明によれば、前記専用サポート油室に油圧を供給する為にクランプ本体に設けた油路の、専用サポート油室と反対側端部がアンクランプ油室に連通されているため、アンクランプ油室から前記油路を介して専用サポート油室に油圧を供給することができ、油圧回路が簡単になる。

実施例１のクランプ装置の平面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII −III 線断面図である。 図３の要部拡大図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 実施例２のクランプ装置の縦断面図（図２相当図）である。 図６のチェック弁周辺を拡大した拡大図である。 実施例３のクランプ装置の平面図である。 図８のIX−IX線断面図である。 図９の専用サポート油室の周辺部分の拡大図である。 実施例４のクランプ装置の縦断面図（図２相当図）である。 図１１のクランプ装置のクランプ動作確認機構の部分の縦断面図である。 図１１のクランプ装置のクリーニング用エア通路を示す部分縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示すように、このクランプ装置Ｃは、クランプ本体１と、ワークＷを固定するためのクランプ部材としてのグリップ部材２およびクランプロッド３と、グリップ部材２とクランプロッド３を軸心方向（上下方向）に駆動可能な駆動手段としての油圧シリンダ４と、サポート機構５とを備えている。前記クランプ本体１は、 上部本体部材１１と下部本体部材１２とで構成され、クランプ本体１が基部本体部材１３に組み付けられる。

上部本体部材１１は平面視にてほぼ長円形であり、この上部本体部材１１は４つのボルト穴１４に挿入される４つのボルトで基部本体部材１３に固定される。下部本体部材１２はシリンダ穴４１を形成する筒状部材であり、この下部本体部材１２の上端部が上部本体部材１１の下面側の凹部１５に嵌合され、４つのボルト１６により上部本体部材１１に固定されている。

図１〜図３に示すように、グリップ部材２は、上部本体部材１１の中心部分の開口穴１７を上下に貫通している。グリップ部材２の外周側近傍部において、上部本体部材１１の上端部には加圧エア逃し用の４つの凹溝１９により４分割された円弧形の着座面１８が形成されている。この着座面１８にワークＷを着座させ、ワークＷをクランプする。前記の着座面１８と凹溝１９を除き、上部本体部材１１の上面は、緩い傾斜角の部分円錐面に形成されている。

金属製の環状のグリップ部材２はワークＷの穴Ｈに挿入されて穴Ｈの内周面をグリップ可能なものである。このグリップ部材２は、クランプロッド３を挿通させる為のロッド挿通孔２１と、筒状のグリップ爪部２２と、基端鍔部２３とを有し、グリップ部材２は、拡径と縮径を可能とし、分解可能とする為に、４つのスリット２４により４等分に分割され、Ｏリング２５で束ねられている。

グリップ部材２のグリップ爪部２２の外周面には、ワークＷに形成された穴Ｈの内周面をグリップし易くする３段の歯が形成されている。ロッド挿通孔２１のうちのグリップ爪部対応部分は、クランプロッド３のテーパ軸部３１が密着状に係合するテーパ孔部２１ａに形成されている。

図１〜図３に示すように、上部本体部材１１の開口穴１７にはグリップ部材２の外周面に摺接するゴムや合成樹脂等の弾性材料製のスクレーパ２６が装着されている。グリップ部材２の下部には４分割されたグリップ部材２を縮径方向へ付勢するＯリング２５が装着されている。グリップ部材２の基端鍔部２３は、上部本体部材１１の円形凹部６に収容され、円形凹部６の上壁部とサポート機構５の環状受圧部材５１の水平板部５４との間に可動に挟着されている。グリップ部材２は、環状受圧部材５１と一体的に小距離だけ昇降可能であり、円形凹部６の外周部の環状隙間６ａとスクレーパ２６の弾性変形を介して、油圧シリンダ４の軸心と直交する水平方向へ約１〜２ｍｍ移動可能に装着されている。

クランプロッド３は、テーパ軸部３１と小径ロッド部３２と大径ロッド部３３と大径鍔部３４とを一体形成したものである。テーパ軸部３１と小径ロッド部３２とがグリップ部材２のロッド孔挿通２１に挿通されている。上記テーパ軸部３１は、上方程大径化するようにクランプロッド３の上端部分に形成され、このテーパ軸部３１がグリップ部材２のテーパ孔部２１ａに内嵌係合している。

図１〜図３に示すように、油圧シリンダ４は、グリップ部材２とクランプロッド３とを軸心方向へ進退駆動する為のものである。この油圧シリンダ４は、下部本体部材１２と基部本体部材１３とで形成された立向きのシリンダ穴４１と、このシリンダ穴４１に装着されたピストン部材４２（ピストン部４３とこのピストン部４３から上方へ延びる筒状ピストンロッド４４とを含む）と、ピストン部４３の上側のクランプ油室４５及びピストン部４３の下側のアンクランプ油室４６とを備えている。

シリンダ穴４１の底面は基部本体部材１３で塞がれている。ピストン部材４２はシリンダ穴４１の底壁面で受け止められて下限位置になる。ピストン部材４２には、上部の小径孔４８と、中段部の中径孔４９と、下部の大径孔５０とが形成されている。中径孔４９の下部と大径孔５０には封鎖部材３５が装着され、ストップリング３６で抜け止めされている。ピストン部４３の外周部はシール部材４３ａで油密に封止され、筒状ピストンロッド４４の外周部はシール部材４４ａ，４４ｂで油密に封止され、封鎖部材３５の外周部はシール部材３５ａで油密に封止されている。

クランプロッド３の大径ロッド部３３が小径孔４８内に位置し、大径鍔部３４が中径孔４９内に位置している。大径ロッド部３３と小径孔４８の内周面との間には約２ｍｍの環状隙間４８ａが形成され、大径ロッド部３３の外周の環状溝に太いＯリング５１（弾性リング部材）が装着され、このＯリング５１は大径ロッド部３３と筒状ピストンロッド４４の間に僅かに圧縮状態に装着されている。

大径鍔部３４は中径孔４９の上壁と封鎖部材３５の間に水平方向へ可動に装着されている。大径鍔部３４の外周面と中径孔４９の内周面との間には僅かな隙間４９ａがある。それ故、クランプロッド３は、ピストン部材４２と一体的に昇降移動するが、ピストン部材４２に対して相対的に油圧シリンダ４の軸心と直交する水平方向へ小距離だけ移動可能である。グリップ部材２はクランプロッド３と一体的に上記軸心と直交する水平方向へ移動可能である。尚、スクレーパ２６とＯリング５１が、グリップ部材２とクランプロッド３の軸心を油圧シリンダ４の軸心に一致させるように、グリップ部材２とクランプロッド３を弾性付勢している。

図１〜図３に示すように、サポート機構５は、グリップ部材２を拡径させる際にグリップ部材２を油圧力で支持するものである。サポート機構５は、グリップ部材２の基端（下端）を支持する環状受圧部材５１と、この環状受圧部材５１の環状筒部５３にクランプ方向と反対方向向きに油圧を受圧させるサポート油室とを有する。環状受圧部材５１は、環状筒部５３と、この環状筒部５３の上端に連なる水平板部５４とを有し、水平板部５４の上面にグリップ部材２の基端鍔部２３が載置支持されている。上記のサポート油室は専用サポート油室５２からなる。

環状筒部５３は、下部本体部材１２と筒状ピストンロッド４４とで形成された筒状シリンダ穴５３ａに上下方向に摺動自在に装着され、環状筒部５３の内周側はシール部材４４ａで封止され、外周側はシール部材５３ｂで封止されている。筒状シリンダ穴５３ａの下端部に、環状筒部５３の下端に上方向き（クランプ方向と反対向き）に油圧を受圧させる専用サポート油室５２であってクランプ油室４５とは独立の専用サポート油室５２が形成されている。水平板部５４の中心部の円形穴５４ａに、クランプロッド３が遊嵌状に挿通し、水平板部５４の外周部には、環状筒部５３よりも僅かに大径の係止鍔５４ｂが形成されている。

上部本体部材１１には、筒状シリンダ穴５３ａの上端に連なる収容穴５５が形成されている。この収容穴５５の厚さは水平板部５４の厚さよりも例えば 1.2〜 2.0ｍｍ位大きい。水平板部５４は収容穴５５に上下方向に摺動自在に装着され、環状受圧部材５１は水平板部５４と同様に上下方向に例えば 1.2〜 2.0ｍｍ位摺動自在に装着されている。水平板部５４の係止鍔５４ｂの外周側にも加圧エアが通過可能な隙間がある。クランプ油室４５は、油路６１〜６５を介して油圧供給源６０に接続され、アンクランプ油室４６は、油路６６，６７を介して油圧供給源６０に接続されている。尚、油圧供給源６０は油圧ポンプの他に必要なバルブ類を備えている。

専用サポート油室５２に油圧を供給する為の油路７０は、下部本体部材１２の下半部の外周側に形成されてアンクランプ油室４６に連通した筒状油路７１と、下部本体部材１２に斜めに形成された傾斜油路７２とで構成され、傾斜油路７２には絞り通路７２ａが形成されている。こうして、専用サポート油室５２にはアンクランプ状態のときにアンクランプ油室４６から油圧が供給され、クランプ動作開始から所定微小時間（例えば約１秒）かけて専用サポート油室５２の油圧が絞り通路７２ａを介して排出され、ドレン圧になる。

絞り通路７２ａは、クランプ動作開始後、専用サポート油室５２からの油圧の排出を遅延させ、グリップ部材２の拡径後にサポート機構５の油圧力の全部を解除するように機能する。尚、クランプ動作開始後、サポート力の漸減に応じてクランプ力が徐々に増大していき、前記の所定微小時間かけて最大クランプ力になる。ワークに対する機械加工開始までには最大クランプ力になる。アンクランプ油室４６と、油路７１，７２と、絞り通路７２ａとが「油圧力解除手段」に相当する。

図３に示すように、ワークＷをクランプした状態で、ワークＷの下面が着座面１８に密着したことを検出する着座センサ８０が設けられている。この着座センサ８０は、着座面１８に開口された加圧エア噴出孔８１と、この加圧エア噴出孔８１に連通するように上部本体部材１１内に形成されたエア通路８２及び基部本体部材１３内に形成されたエア通路８３と、このエア通路８３にエア通路８４を介して加圧エアを供給する加圧エア供給源８５と、エア通路８４内の加圧エアの圧力が設定圧以上に昇圧したことを検出する圧力スイッチ８６などで構成されている。

図１、図２、図５に示すように、グリップ部材２、クランプロッド３、着座面１８等をエアブローにてクリーニングする為のクリーニング用エア通路９０について説明する。
上部本体部材１１には、エア通路８２と同様のエア通路９１であって収容穴５５に連なるエア通路９１が形成され、基部本体部材１３にはエア通路９１に連なるエア通路９２が形成され、このエア通路９２はエア通路９５を介して加圧エア供給源８５に接続されている。環状受圧部材５１の水平板部５４の外周の上端部を小径化することにより環状エア通路９３が形成され、水平板部５４には環状エア通路９３を環状受圧部材５１の内側空間に連通させる複数のエア通路９４が形成されている。上記エア通路９１，９２，９５と、収容穴６５の環状エア通路９３と、複数のエア通路９４と、円形穴５４ａと、グリップ部材２の４つのスリット２４とで、クリーニング用エア通路９０が形成されている。

次に、クランプ正常か否かを確認するクランプ動作確認機構１００について説明する。 図３、図４に示すように、エア通路８２の下方において下部本体部材１２の上端部に浅い円形凹部１０１が形成され、上部本体部材１１の下面には円形凹部１０１に対向する非常に浅い円形凹部１０２が形成されている。この円形凹部１０１，１０２にエア通路８２に連なるエア通路１０３を開閉する円形の弁板１０４が装着され、この弁板１０４の下面側には弁板１０４を上方へエア通路１０３を閉じる位置に付勢するＯリング１０５が装着され、弁機構１０６が構成されている。エア通路１０３を介して弁板１０４の上面側に加圧エアが供給される。

弁機構１０６が開弁した状態において、円形凹部１０１は、収容穴５５の上記の環状エア通路９３を介してクリーニング用エア通路９０の下流部分に連通している。
エア通路８２，８３，８４とエア通路１０３と円形凹部１０１，１０２と収容穴５５と円形穴５４ａと、グリップ部材２の４つのスリット２４とで、クランプ動作確認用の加圧エアを供給する為にクランプ本体１（上部本体部材１１と下部本体部材１２）に設けられ且つ下流部が前記クリーニング用エア通路９０の下流部分に連通された動作確認用エア通路１１０が形成されている。この動作確認用エア通路１１０の途中部に、弁板１０４とＯリング１０５を含む弁機構１０６が介装されている。

円形凹部１０２を形成してあるため、油圧シリンダ４のクランプ動作時のクランプ不良により、グリップ部材２が下限位置（クランプ方向限界位置）まで退入し、環状受圧部材５１が下限位置まで下降したときには、環状受圧部材５１の係止鍔５４ｂが弁板１０４に当接して弁板１０４を下方へ押動し、弁機構１０６を開弁させる（図６参照）。クランプ正常で、環状受圧部材５１が下限位置まで下降しない状態では、エア通路１０３の下端が弁機構１０６により閉止状態に維持されるため、ワークＷの着座後は着座センサ８０が正常に作動し、エア通路８２〜８４のエア圧が低下することはない。

しかし、後述するようなクランプ不良により、環状受圧部材５１が最大限下降して係止鍔５４ｂが弁板１０４を下方へ押した場合には、弁機構１０６が開弁して、エア通路１０３の加圧エアが収容穴５５と円形穴５４ａを介して４つのスリット２４へリークするため、エア通路８２〜８４のエア圧が上昇しない。

こうして、クランプ作動後にも着座センサ８０がワークＷの着座を検出しないことを、圧力スイッチ８６の検出信号から検知することで、クランプ不良を検出することができる。ここで、油圧供給源６０、エア供給源８５、圧力スイッチ８６等は制御ユニット（図示略）に電気的に接続されており、その制御ユニットにより制御される。尚、クランプ動作確認機構１００を機能させないようにしたい場合、円形凹部１０１，１０２に弁板１０４とＯリング１０５を上下逆に装着すればよい。

以上のクランプ装置Ｃの作用、効果について説明する。
クランプ装置ＣによりワークＷを着座面１８に固定する場合次のように行う。
最初に、アンクランプ状態では、アンクランプ油室４６に油圧を充填し、クランプ油室４５の油圧はドレン圧にしておく。すると、図２に示すように、ピストン部材４２は上限位置まで上昇して停止状態となる。アンクランプ油室４６から油路７０を介して専用サポート油室５２へ油圧が供給されるため、専用サポート油室５２の油圧を受圧する環状受圧部材５１は上限位置を保持し、グリップ部材２も上限位置を保持する。この状態でワークＷを投入し、図２に示すように、ワークＷの穴Ｈにグリップ部材２とクランプロッド３とを挿入し、ワークＷを着座面１８で支持する。

次に、クランプ状態に切換える際には、油圧供給源のバルブを切換えることで、アンクランプ油室４６の油圧をドレン圧にすると同時に、クランプ油室４５に油圧を供給する。 このクランプ動作開始初期には、絞り通路７２ａにより、専用サポート油室５２の油圧が急には低下しないため、環状受圧部材５１にはある程度大きな上向きの油圧力（サポート力）が作用する。それ故、環状受圧部材５１は前記と同様に上限位置を保持し、グリップ部材２も上限位置を保持するが、ピストン部材４２にはクランプ油室４５から下方向きの油圧力が作用し、ピストン部材４２が下方へ駆動されるため、クランプロッド３がグリップ部材２に対して相対的に下方へ移動する。

その結果、クランプロッド３のテーパ軸部３１によりグリップ部材２のグリップ爪部２４が拡径駆動されて、ワークＷの穴Ｈの内周面に食いついて係合状態になる。この直後に、アンクランプ油室４６の油圧がドレン圧まで低下し、ピストン部材４２には下方向きの大きな油圧力が作用し、専用サポート油室５２の油圧も時間遅れを以てドレン圧まで低下する。グリップ部材２が穴Ｈの内周面に係合（グリップ）後には、グリップ部材２とクランプロッド３とは相対移動不能であるため、ピストン部材４２とグリップ部材２とクランプロッド３と環状受圧部材５１は一体的に下方へ駆動され、ワークＷが着座面１８に強く押圧されたクランプ状態になる。専用サポート油室５２の油圧がドレン圧になった状態では、油圧シリンダ４で発生可能な最大クランプ力で以てワークＷをクランプした状態になる。

このとき、図３に示すように、環状受圧部材５１の係止鍔部５４ｂと下部本体部材１２との間には隙間が残っているため、クランプ動作確認機構１００の弁機構１０６は閉弁状態を維持する。それ故、ワークＷが所期のクランプ力でクランプされて着座面１８に着座し、クランプが正常であることを着座センサ８０により確認できる。

ここで、環状受圧部材５１に受圧させる為の専用サポート油室５２をクランプ油室４５とは独立に設け、クランプ動作開始初期には絞り通路７２ａを介して専用サポート油室５２の油圧の急低下を防止するため、グリップ部材２を拡径させる際には大きな油圧力（サポート力）で環状受圧部材５１とグリップ部材２を支持することができる。そして、クランプ動作後期（グリップ部材２の拡径後）およびそれ以降には専用サポート油室５２の油圧をドレン圧まで低下させるため、上記のサポート機構５の油圧力（サポート力）によってクランプ力が減殺されるのを防止し、油圧シリンダ４の能力の範囲内の最大のクランプ力を発揮可能になるため、クランプ力を強化し、信頼性に優れるクランプ装置Ｃとすることができる。

他方、ワークＷが鋳造品で、その穴Ｈの直径が一定でなく、下方程大径化するような穴Ｈである場合、また、ワークＷが硬い金属材料製である場合など、クランプ動作開始初期に、グリップ爪部２２が穴Ｈの内周面に対し相対的に下方へスリップすることがある。
この場合、ワークＷが着座面１８に着座するものの、環状受圧部材５１が下限位置まで下降するため、図４に示すように、クランプ動作確認機構１００の弁機構１０６が開弁状態になる。弁機構１０６が開弁すると、エア通路８２，１０３のエア圧が上昇せず、着座センサ８０の圧力スイッチ８６がオンしないため、クランプ不良を検知できる。このとき、ワークＷは不完全なクランプ状態で、十分なクランプ力が発生していない。

一方、ワークＷを投入したときワークＷと着座面１８の間に隙間があり、その状態のまま、クランプ動作させた場合にも、ワークＷが着座面１８に着座するまでに移動するグリップ部材２の移動量が大きくなって、前記と同様に、クランプ不良検出機構１００の弁機構１０６が開弁状態になるから、そのクランプ不良を検知することができる。

複数のクランプ装置ＣでワークＷをクランプするような場合、個々のワークＷの製作誤差によりワークＷの穴Ｈの中心の位置が僅かにズレている場合には、クランプロッド３とグリップ部材２を穴Ｈに挿入したとき、又はクランプしたとき、スクレーパ２６とＯリング５１の弾性変形を介して、クランプロッド３とグリップ部材２の軸心が、油圧シリンダ４の軸心からズレることなる。

しかし、ワークＷの機械加工後に、クランプ装置Ｃをアンクランプ状態に切換え、ワークＷを取り外すと、スクレーパ２６とＯリング５１の弾性力により、クランプロッド３とグリップ部材２の軸心が、油圧シリンダ４の軸心と一致するように自動的に復帰する。それ故、アンクランプ状態になる毎に、それら両軸心を一致させる復帰作業を手動操作で行う必要がないので、ワークをクランプする作業の作業能率を高めることができる。しかも、Ｏリング５２により、クランプロッド３の大径鍔部３４と筒状ピストンロッド４４の中径孔４９との摺動部分に切粉等の異物が侵入することを確実に防いで、クランプロッド３の軸心方向と直交する方向へ円滑なスライド移動を確実に確保できる。

サポート機構５に、クランプ油室４５とは独立の専用サポート油室５２を設け、環状受圧部材５１の環状筒部５３の下端部に油圧を作用させて油圧力（サポート力）を発生させる構成にしたため、クランプ動作後期及びそれ以降には専用サポート油室５２の油圧をドレン圧にし、グリップ部材 を支持する油圧力を完全に解除することができる。そのため、サポート機構５の油圧力によってクランプ力が低下するのを防止し、油圧シリンダ４で発揮可能な最大クランプ力でもってワークＷをクランプすることができる。換言すれば、クランプ装置Ｃの小形化を図ることも可能である。

上記の専用サポート油室５２にアンクランプ油室４６から油圧を供給するように構成したため、油圧回路の構成を簡単化することができる。油路７０に絞り通路７２ａを設けたため、グリップ部材３を拡径させる際には、専用サポート油室５２に油圧を残しておいて必要なサポート力を発生させることができる。

前記実施例の一部を変更する例として、後述の実施例２の図７に示すように、環状受圧部材５１の環状筒部５３Ａに、その下部約１／３部分の内周部に形成した薄肉筒部５３ｃと、この薄肉筒部５３ｃの上端外周側の環状受圧面５３ｄとを設け、この環状受圧面５３ｄには専用サポート油室５２の油圧を受圧させると共に、薄肉筒部５３ｃの下端にはクランプ油室４５の油圧を受圧させるように構成してもよい。

実施例２に係るクランプ装置ＣＡについて図６、図７に基づいて説明する。
このクランプ装置ＣＡは、サポート機構５Ａの構成以外の構成については、前記クランプ装置Ｃと同様であるので、主要な同一部材に同一符号を付して図示してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

サポート機構５Ａは、環状受圧部材５１Ａと、この環状受圧部材５１Ａの環状筒部５３Ａにクランプ方向と反対方向向きに油圧を受圧させるサポート油室とを有する。このサポート油室は、専用サポート油室５２Ａと、クランプ油室４５からなる。環状受圧部材５１Ａは、環状筒部５３Ａと、その上端に一体形成された水平板部５４とを有する。環状筒部５３Ａの下部約１／３部分の内周部に薄肉の薄肉筒部５３ｃが形成され、この薄肉筒部５３ｃの下端がクランプ油室４５に臨んでいる。環状筒部５３Ａのうちの上記の薄肉筒部５３ｃの上端外周側には環状受圧面５３ｄが下向きに形成されている。

環状受圧部材５１Ａに油圧を受圧させるサポート油室は、環状受圧面５３ｄに油圧を受圧させる専用サポート油室５２Ａと、薄肉筒部５３ｃに油圧を受圧させるクランプ油室４５とで構成されている。専用サポート油室５２Ａは、環状筒部５３Ａと下部本体部材１２とで形成され、薄肉筒部５３ｃの外周側はシール部材５３ｅで油密に封止されている。

専用サポート油室５２Ａに油圧を供給する為の油路７０Ａは、下部本体部材１２の下半部の外周側に形成されてアンクランプ油室４６に連通した筒状油路７１と、下部本体部材１２に斜めに形成された傾斜油路７２Ａと、この傾斜油路７２Ａの上端に連なる短い鉛直油路７３と、この鉛直油路７３の上端に連なる大径油路７４と、この大径油路７４を専用サポート油室５２Ａに接続する水平油路７５とを有する。

上記の鉛直油路７３の上端部には、専用サポート油室５２Ａへの油圧供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁７６が設けられ、チェック弁７６には逆止状態のときに油圧の排出を許す絞り通路７７が設けられている。チェック弁７６は、鉛直油路７３の上端に上方から当接する鋼球７６ａと、大径油路７４から上方へ延びるバネ収容穴７６ｃに装着されて鋼球７６ａを下方（閉弁方向）へ付勢する圧縮コイルスプリング７６ｂとを有する。上記の絞り通路７７は、鋼球７６ａが当接する弁座部に形成された小断面のノッチで構成されている。この絞り通路７７は、前記クランプ装置Ｃの絞り通路７２ａと同様の機能を奏するものである。

このクランプ装置ＣＡは、前記クランプ装置Ｃとほぼ同様の作用、効果を奏するが、サポート機構５Ａの構成の相違に関連する作用、効果について説明する。
アンクランプ状態になると、専用サポート油室５２Ａへ油圧が充填されるが、チェック弁７６を介して迅速に油圧が充填される。クランプ動作開始初期には、絞り通路７７を介して専用サポート油室５２Ａの油圧がほぼ維持されるため、専用サポート油室５２Ａとクランプ油室４５から受圧した大きな油圧力（サポート力）で以て環状受圧部材５１Ａとグリップ部材２が支持されるため、グリップ部材２が確実に拡径する。

このとき、薄肉筒部５３ｃがクランプ油室４５の高い圧力の油圧を受圧するため、前記クランプ装置Ｃよりも大きなサポート力が発生する。クランプ動作後期及びそれ以降には、専用サポート油室５２Ａの油圧が時間遅れを以てドレン圧まで低下するため、環状受圧面５３ｄに作用する油圧力の分だけ環状受圧部材５１Ａに作用する油圧力の一部が解除される。チェック弁７６にノッチからなる絞り通路７７を形成したので、絞り通路７７の構成を簡単化でき、製作コスト的に有利である。

この実施例の一部を変更する例として、環状筒部５１Ａの薄肉筒部５３ｃを省略し、環状筒部５３Ａと専用サポート油室５２Ａをクランプ装置Ｃと同構造にしてもよい。

実施例３に係るクランプ装置ＣＢについて図８〜図１０に基づいて説明する。
このクランプ装置ＣＢは、グリップ部材２Ｂとサポート機構５Ｂの構成を変更したのみであるので、前記クランプ装置Ｃ，ＣＡと同じ構成については同一符号を付して図示してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

グリップ部材２Ｂの中段部には環状鍔部２７が一体的に形成され、この環状鍔部２７の上面にワーク搭載面２７ａが形成されている。このグリップ部材２Ｂも４つのスリット２４により４分割されている。アンクランプ状態のとき、ワーク搭載面２７ａが着座面１８よりも約0.2 〜0.4 ｍｍ上方に位置し、投入されたワークＷがワーク搭載面２７ａで支持される。クランプ状態においては、ワーク搭載面２７ａが着座面１８と同位置または着座面１８よりもクランプ方向側（下方）に位置し、ワークＷは着座面１８で支持される。

サポート機構５Ｂは、環状受圧部材５１Ｂと、この環状受圧部材５１Ｂにクランプ方向と反対向きに油圧を受圧させるサポート油室とを有する。このサポート油室は、専用サポート油室５２Ａと、クランプ油室４５とを有する。環状受圧部材５１Ｂの環状筒部５３Ｂに設けた薄肉筒部５３ｃと、環状受圧面５３ｄと、専用サポート油室５２Ａは、前記クランプ装置ＣＡと同様に構成されている。

次に、専用サポート油室５２Ａに油圧を供給する為に下部本体部材１２に形成された油路７０Ｂと、この油路７０Ｂに介装されたチェック弁７６Ｂと、環状受圧部材５１Ｂで操作されてチェック弁７６Ｂを開弁させるチェック弁操作機構７８について説明する。
上記の油路７０Ｂは、下部本体部材１２の下半部の外周側に形成されてアンクランプ油室４６に連通した筒状油路７１Ｂと、下部本体部材１２に斜めに形成された傾斜油路７２Ｂと、この傾斜油路７２Ｂの上端から下方へ延びる短い鉛直油路７３Ｂと、この鉛直油路７３Ｂの下端に連なる大径油路７４Ｂと、この大径油路７４Ｂを専用サポート油室５２Ａに接続する水平油路７５Ｂを有する。

大径油路７４Ｂの上端部に、専用サポート油室５２Ａへの油圧の供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁７６Ｂが設けられている。このチェック弁７６Ｂは、鉛直油路７３Ｂの下端に下方から当接する鋼球７６ａと、大径油路７４から下方へ延びるバネ収容穴７６ｄに装着されて鋼球７６ｅを上方（閉弁方向）へ付勢する圧縮コイルスプリング７６ｆとを有する。尚、このスプリング７６ｆはバネ受け具７６ｇで受けられている。

このチェック弁操作機構７８は、環状受圧部材５１Ｂの水平板部５４に一体形成された張出し部５４ｃと、鋼球７６ｅの上方に装着された鉛直姿勢の操作ロッド７８ａと、上部本体部材１１に形成されて張出し部５４ｃを上下方向へ可動に収容するリセス７８ｂ等で構成されている。操作ロッド７８ａは、鋼球７６ｅの上方で下部本体部１２に形成されたロッド装着孔に可動に装着されており、操作ロッド７８ａの上端は張出し部５４ｃの下面に当接し、操作ロッド７８ａの下端は微小隙間（約0.1 〜0.3 ｍｍ）空けて鋼球７６ｅの頂部に対面している。

アンクランプ状態のとき、油路７０Ｂとチェック弁７６Ｂを介してアンクランプ油室４６から専用サポート油室５２Ａに油圧が充填される。クランプ動作開始初期に、グリップ部材２ＢがワークＷの穴Ｈの内周面をグリップするまでは、グリップ部材２Ｂと環状受圧部材５１Ｂとが殆ど下降しないので、チェック弁７６Ｂは逆止状態に保持される。そのため、専用サポート油室５２Ａの油圧が維持され、その油圧が環状受圧面５３ｄに作用する油圧力と、クランプ油室４５から薄肉筒部５３ｃに作用する油圧力とで、グリップ部材２Ｂと環状受圧部材５１Ｂとがサポートされる。

グリップ部材２Ｂが拡径して穴Ｈの内周面をグリップすると、グリップ部材２Ｂとクランプロッド３とは相対移動不能になるため、グリップ部材２Ｂと環状受圧部材５１Ｂと操作ロッド７８ａとが前記の微小隙間以上の微小距離だけ下降する。その結果、チェック弁操作機構７８によりチェック弁７６Ｂが開弁され、専用サポート油室５２Ａの油圧がアンクランプ油室４６と同じドレン圧になる。それ故、クランプ動作後期およびそれ以降においては、サポート機構５Ｂでサポートする油圧力の一部が解除されるため、その分だけクランプ力が増強される。
この実施例を部分的に変更する例として、環状筒部５１Ａの薄肉筒部５３ｃを省略し、環状筒部５３Ａと専用サポート油室５２Ａをクランプ装置Ｃと同構造にしてもよい。

実施例４に係るクランプ装置ＣＣについて図１１〜図１３に基づいて説明する。
このクランプ装置ＣＣは、クランプ装置Ｃのクランプ油室４５を省略し、その代わりにピストン部材４２Ｃをクランプ方向へ駆動する圧縮スプリング４５ｓを設けたものである。前記クランプ装置Ｃと同じ構成については同一符号を付して図示してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。尚、クランプ装置ＣＣの平面図は、図１と同様であるので省略した。

油圧シリンダ４Ｃは、ピストン部材４２Ｃと、このピストン部材４２Ｃのピストン部４３の上側に形成された環状のスプリング収容室４５Ｃと、このスプリング収容室４５Ｃに収容され且つピストン部材４２Ｃをクランプ方向（下方）へ強力に弾性付勢可能な圧縮スプリング４５ｓと、ピストン部４３の下側に形成されたアンクランプ油室４６とを備えている。尚、クランプ用の前記圧縮スプリング４５ｓは長方形断面のバネ鋼線材で構成したものであるが、円形断面のバネ鋼線材で構成したものでもよい。

スプリング収容室４５Ｃは上下方向に長く形成され、下部本体部材１２Ｃもシリンダ穴４１Ｃも上下方向に長く形成されている。ピストン部材４２Ｃの筒状ピストンロッド４４Ｃも上下方向に長く形成され、筒状ピストンロッド４４Ｃの下部約２／３部分は幾分大径の大径ロッド部４４ｃに形成され、この大径ロッド部４４ｃの外周側にスプリング収容室４５Ｃが形成されている。このスプリング収容室４５Ｃに圧縮スプリング４５ｓが圧縮状態に装着されてピストン部材４２Ｃを下方へ付勢している。図１１はアンクランプ状態を示し、このアンクランプ状態において大径ロッド部４４ｃの上端部が下部本体部材１２Ｃの棚部１２ａで係止されている。

ピストン部材４２Ｃの中径孔４９Ｃが上下方向に長く形成され、この中径孔４９Ｃの大部分と大径孔５０とに上下長の大きな封鎖部材３５Ｃが装着され、この封鎖部材３５Ｃがクランプロッド３の下端に当接し、封鎖部材３５Ｃがストップリング３６で抜け止めされている。グリップ部材２を支持するサポート機構５は、クランプ装置Ｃのサポート機構と同様であり、このサポート機構５のサポート油室は、専用サポート油室５２からなり、この専用サポート油室５２にアンクランプ油室４６から油圧を供給する油路７０Ｃは、筒状油路７１Ｃと傾斜油路７２を有する。

しかし、傾斜油路７２に絞り通路を設けていない。即ち、アンクランプ状態において、圧縮スプリング４５ｓは図１１に示すように最大限圧縮状態になっている。クランプ動作開始時にアンクランプ油室４６の油圧をドレン圧に切換える際に、圧縮スプリング４５ｓが伸長するため、アンクランプ油室４６の油圧が徐々に低下し、専用サポート油室５２の油圧も徐々に低下するため、環状受圧部材５１に作用する油圧力でグリップ部材２を支持し、グリップ部材２を拡径させることができる。そのグリップ部材２の拡径後（クランプ動作後期及びそれ以降）には、専用サポート油室５２の油圧もドレン圧になるから、サポート機構５の油圧力の全部を解除することができる。
尚、図１２に示すクランプ動作確認機構１００も、図１３に示すクリーニング用エア通路９０も、クランプ装置Ｃと同様であるので、その説明を省略する。

このクランプ装置ＣＣにおいては、圧縮スプリング４５ｓの付勢力でクランプ力を発生させる構成であるため、ワークＷを固定してからクランプ装置ＣＣを油圧供給源から分離した状態で、ワークＷの機械加工を行うことが可能である。それ故、クランプ装置ＣＣの汎用性が高まる。その他、前記クランプ装置Ｃと同様の作用、効果を奏する。
この実施例を部分的に変更する例として、実施例２，３のサポート機構５Ａ，５Ｂの油路やチェック弁やチェック弁操作機構などの構成を採用してもよい。

前記実施例１〜４に記載したクランプ装置における、グリップ部材の構造、クランプロッドの構造、サポート機構の構造などは、一例を示すものであり、これらの構造に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を付加して実施可能である。クランプ装置におけるその他の構造についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を付加して実施可能である。

種々の機械装置類のケース部材のカバー等のように複数の穴を有し、これら複数の穴を利用してワークをクランプした状態で機械加工に供する為のクランプ装置として利用することができる。

Ｃ，ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ クランプ装置
１ クランプ本体
２，２Ｂ グリップ部材
３ クランプロッド
４ 油圧シリンダ（駆動手段）
５，５Ａ，５Ｂ サポート機構
１１ 上部本体部材
１２ 下部本体部材
１８ 着座面
２７ａ ワーク搭載面
４５ クランプ油室
４５ｓ 圧縮スプリング
４６ アンクランプ油室
５１，５１Ａ，５１Ｂ 環状受圧部材
５２，５２Ａ 専用サポート油室
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ 油路
７６，７６Ｂ チェック弁
７７ 絞り通路
７８ チェック弁操作機構

Claims (10)

1. クランプ本体と、径方向へ拡縮可能で且つワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を含むクランプロッドと、このクランプロッドを進退駆動する為の駆動手段とを有するクランプ装置において、
   前記グリップ部材を拡径させる際にグリップ部材を油圧力で支持するサポート機構と、 前記駆動手段によりクランプロッドをクランプ駆動するとき、前記グリップ部材の拡径後に前記サポート機構の油圧力の全部又は一部を解除する油圧力解除手段と、
   を備えたことを特徴とするクランプ装置。
2. 前記サポート機構は、前記グリップ部材の基端を支持する環状受圧部材と、この環状受圧部材の環状筒部にクランプ方向と反対方向向きに油圧を受圧させるサポート油室とを有することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為のクランプ油室と、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、
   前記サポート油室は、前記クランプ油室に対して独立に形成された専用サポート油室からなることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為のクランプ油室と、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、
   前記サポート油室は、前記クランプ油室に対して独立に形成された専用サポート油室と前記クランプ油室とからなることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
5. 前記駆動手段が、前記クランプロッドをクランプ方向へ駆動する為の圧縮スプリングと、前記クランプロッドをアンクランプ方向へ駆動する為のアンクランプ油室とを有し、
   前記サポート油室は、クランプ本体内に形成された専用サポート油室からなることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
6. 前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に形成された絞り通路とを備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のクランプ装置。
7. 前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に前記専用サポート油室への油圧供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁を設け、前記チェック弁に逆止状態のときに油圧の排出を許す絞り通路を設けたことをことを特徴とする請求項３又は４に記載のクランプ装置。
8. 前記クランプ本体のアンクランプ方向側端部にクランプ対象のワークを着座させる着座面を設け、前記グリップ部材に、アンクランプ状態のとき前記着座面よりもアンクランプ方向側に位置し且つクランプ動作時に前記着座面と同位置又は前記着座面よりクランプ方向側となるワーク搭載面を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のクランプ装置。
9. 前記専用サポート油室に油圧を供給する為に前記クランプ本体に形成された油路と、前記油路に前記専用サポート油室への油圧供給を許し且つ油圧の排出を逆止するチェック弁を設け、前記クランプ動作時にワーク搭載面が着座面と同位置になったとき、前記環状受圧部材で操作されて前記チェック弁を開弁させるチェック弁操作機構を設けたことを特徴とする請求項８に記載のクランプ装置。
10. 前記クランプ本体に形成された油路の、前記専用サポート油室と反対側端部は、前記アンクランプ油室に連通されたことを特徴とする請求項６，７，９の何れか１つに記載のクランプ装置。