JP5892897B2 - クランプ装置 - Google Patents
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Description
ハウジング(ケース部材)内に、ワークを下側から支持するように支持筒(筒状クランプ本体)が昇降可能に挿入され、その支持筒内にクランプ機構が配置される。そのクランプ機構は、ワークに設けた穴に係合可能な複数のグリッパーと、上記グリッパーを下方へ引っ張るクランプロッドと、そのクランプロッドを駆動するクランプ用油圧シリンダとを備える。上記支持筒は、昇降用油圧シリンダによって上昇駆動および下降駆動される。上記支持筒の外周面に薄肉の環状スリーブが外嵌され、その環状スリーブがロック用油圧シリンダによって半径方向へ縮径される。
本発明の目的は、クランプ装置を簡素かつコンパクトに造れるようにすることにある。
ハウジング2にクランプ機構11及びサポート機構51を設ける。上記クランプ機構11は、被固定物20に設けた係止部22に係合可能な係合位置Xと上記係合が解除される係合解除位置Yとに切換え可能な係合部材12と、上記係合位置Xの係合部材12を基端方向へ引っ張る第1ロッド16と、その第1ロッド16を駆動する第1流体圧シリンダ17とを備える。また、上記サポート機構51は、上記ハウジング2に移動可能に挿入される第2ロッド52であって上記の被固定物20の被支持面20aに接当可能な支持部53を有する第2ロッド52と、その第2ロッド52を所定の力で先端方向へ付勢するように上記第2ロッド52と上記ハウジング2との間に装着された弾性部材54と、上記第2ロッド52に外嵌されると共に半径方向へ縮径可能な環状ロック部材57と、その環状ロック部材57の半径方向の外側に配置されると共に上記環状ロック部材57を縮径させる第2流体圧シリンダ60とを備える。
無負荷状態では、クランプ機構がアンクランプ状態に切換えられると共にサポート機構がリリース状態に切換えられている。より具体的にいえば、第1流体圧シリンダが第1ロッドおよび係合部材を先端方向へ移動させると共に、弾性部材が第2ロッドを先端方向へ移動させている。
ワーク等の被固定物をクランプするときには、まず、上記第2ロッドの支持部に被固定物を搭載する。すると、その被固定物が第2ロッドを弾性体の付勢力に抗して基端方向へ後退させる。次いで、サポート機構を上記リリース状態からロック状態へ切り換える。即ち、第2流体圧シリンダが環状ロック部材を縮径させ、その環状ロック部材が第2ロッドを上記の後退位置にロックする。
その後、クランプ機構をアンクランプ状態からクランプ状態へ切り換える。即ち、第1流体圧シリンダが第1ロッド及び係合部材を基端方向へ駆動すると共に、上記係合部材が被固定物の係止部に係合し、上記第1ロッドが係合部材と係止部とを介して被固定物を上記ロック状態の第2ロッドの支持部に押圧する。
上記の別の発明は、前記の弾性部材の付勢力に代えて、加圧室に供給された圧力流体の付勢力を利用することにより、前記発明の作用効果と実質的に同一の作用効果を奏する。
なお、上記の加圧室に供給される圧力流体としては、クランプ機構の構成部材やサポート機構の構成部材をクリーニングするためのエアーブロー用の圧縮空気を利用することが考えられる。
前記ハウジング2内に、前記第1ロッド16が挿入される環状の中間壁7を、当該第1ロッド16と同軸上で前記ハウジング2に固定された状態で配置する。前記第2ロッド52を筒状に形成し、その第2ロッド52の筒孔を前記中間壁7の半径方向の外側に軸心方向へ移動可能に挿入する。
上記発明によれば、サポート機構の配置箇所とクランプ機構の配置箇所とを環状の中間壁によって区画できるので、上記クランプ機構の構造を所望の構造に選択することが可能になる。
前記の第1流体圧シリンダ17を、第1ピストン27と、その第1ピストン27の先端側に配置された第1作動室30と、当該第1ピストン27の基端側に配置された第1バネ室34と、その第1バネ室34に装着されると共に前記第1ピストン27を先端側へ付勢する第1バネ35とによって構成する。前記の第2流体圧シリンダ60を、第2ピストン63と、その第2ピストン63の外周側と先端側との少なくとも一方に配置された第2作動室68と、当該第2ピストン63の基端側に配置された第2バネ室70と、その第2バネ室70に装着されると共に前記第2ピストン63を先端側へ付勢する第2バネ71とによって構成する。そして、前記の第2作動室68へ供給された圧力流体が前記第2ピストン63を基端方向へ移動させた後に前記の第1作動室30へ供給された圧力流体が前記第1ピストン27を基端方向へ移動させるように構成する。
上記構成によれば、第2ピストンを介して前記の環状ロック部材を縮径させてサポート機構をロック状態へ切換え、その後、クランプ機構をクランプ状態へ切り換えることができる。
上記構成により、サポート機構をロック駆動した後にクランプ機構をクランプ駆動するというシーケンス動作を、確実に行える。
まず、主として図1及び図2に基づいてクランプ装置の構造を説明する。
工作機械のテーブルに載置されたベースプレート1に、クランプ装置のハウジング2が固定される。そのハウジング2は、下ハウジング3と上ハウジング4とを備える。下ハウジング3の水平方向の中央部からガイド筒6が上向きに一体に突出される。そのガイド筒6に環状の中間壁7の下部がネジ止めされる。また、下ハウジング3の上記中央部の下部には下端壁8が止め輪9によって装着される。
なお、下ハウジング3と上ハウジング4とは、複数のボルト(図示せず)によってベースプレート1に固定される。
下ハウジング3に形成された第1シリンダ孔26は、下ハウジング3の下部内に形成した大径孔26aと、ガイド筒6内に形成した小径孔26bとを備える。第1ピストン27は、筒状のピストン本体27aと、そのピストン本体27aから上方へ突出された筒状のピストンロッド27bとを備える。大径孔26aにピストン本体27aが保密状に挿入されると共に、小径孔26bにピストンロッド27bが保密状に挿入される。
前記の第1ロッド16の下部は、ピストンロッド27bの上端部とバネ受け36との間に水平移動可能に挿入されている。また、前記グリッパー12も、前記の中間壁7の上端部と押部材14の上端部との間に水平移動可能に挿入されている。
また、後述する環状の第2ロッド52の上部にはダストシール44が装着される。そのダストシール44の弾性力が、上記グリッパー12及び第1ロッド16を、第1ピストン27の軸心へ向けて半径方向の内方へ付勢している。
前記の環状の中間壁7の外周面に筒状の第2ロッド52の筒孔が上下方向(軸心方向)へ移動可能に挿入される。これにより、前記第1ロッド16と第2ロッド52とが同軸上に配置される。
上記第2ロッド52の上端部には、前記ワーク20の被支持面20aに接当可能な支持部53が設けられる。また、上記第2ロッド52と前記の下ハウジング3との間に支持バネ(弾性部材)54が装着される、その支持バネ54が第2ロッド52を所定の力で上方(先端方向)へ付勢している。
また、前記の上ハウジング4の上端壁の内周部には、第2ロッド52の外周面に接当するスクレーパ56が装着されている。
上記の環状ロック部材57の上端部と上ハウジング4の上端壁との間に、環状の波ワッシャーからなる弾性体Eが装着される。その弾性体Eが環状ロック部材57を下降位置に付勢している。
ハウジング2に形成された第2シリンダ孔62は、上ハウジング4内で上向きに形成した大径孔62aと小径孔62bとを備える。第2ピストン63は、大径孔62aに下シール部材64を介して保密状に挿入された大径ピストン63aと、小径孔62bに上シール部材65を介して保密状に挿入された小径ピストン63bとを備える。
上記第2ピストン63のテーパ内周面66と前記の環状ロック部材57のテーパ外周面58との間に形成した環状テーパ隙間67には多数のボールBが挿入される。
また、第2ピストン63の下側に配置された第2バネ室70には、第2ピストン63を上方へ付勢する第2バネ71が装着される。
これにより、後述の作動説明に示すように、まず、第2作動室68へ供給された圧油が第2ピストン63を下降させ、その後、第1作動室30へ供給された圧油が第1ピストン27を下降させる。
図1の無負荷状態では、クランプ機構11がアンクランプ状態に切換えられると共にサポート機構51がリリース状態に切換えられている。
より詳しくいえば、図1の無負荷状態では、第1作動室30と第2作動室68の圧油が排出されている。これにより、第1バネ35が第1ピストン27及び第1ロッド16を上昇させ、進出バネ15が押部材14を介して複数のグリッパー12を上昇位置に保持し、リング43の弾性力が上記グリッパー12を縮径状態に切り換えている。また、第2バネ71が第2ピストン63を上昇させ、環状ロック部材57が自己の弾性復元力によって拡径し、支持バネ54が第2ロッド52を上昇させている。
なお、上記図2のワーク搭載状態では、第2ロッド52に嵌着した前記の止め輪55の上端と前記の上ハウジング4の上端壁の段部4aとの間には、上下方向に隙間が形成されている。
すると、図3に示すように、上記第2ピストン63のテーパ内周面66が前記ボールBを転動させながら環状ロック部材57のテーパ外周面66にスムーズに係合していき、前記の下ハウジング3によって受け止められた環状ロック部材57を縮径させる。これにより、その縮径された環状ロック部材57が第2ロッド52の狭持固定領域Aを求心方向へ押圧し、その第2ロッド52を狭持固定する。このため、ワーク20が第2ロッド52を介して図3の高さ位置に保持される。即ち、サポート機構51が図2のリリース状態から図3のロック状態へ切り換えられる。
上記図4のクランプ状態でワーク20の上面を機械加工し、その加工時の押し下げ力を上記第2ロッド52のサポート力によって強力に受け止めるのである。なお、この実施形態では、サポート機構51のサポート力を、クランプ機構11のクランプ力の約1.5倍から約3倍の値に設定することが好ましい。
その後、加工済みのワーク20を上昇および搬出する。これにより、図1に示すように、前記の支持バネ54が第2ロッド52を上昇させる。
前記グリッパー(係合部材)12を上方へ進出させる手段は、例示した進出バネ15等の弾性体の付勢力を利用することに代えて、油圧力や空圧力などの流体圧力を利用することも可能である。
また、グリッパー12の設置数量は、4つに代えて、1つから3つであってもよく、5つ以上配置することも可能である。
さらには、係合部材12は、複数のグリッパーによって構成することに代えて、スリットを設けた一体形の環状コレットによって構成してもよい。
また、上記の係止部22は、段付き穴の段部によって構成してもよい。この場合、前記の係合部材12は、半径方向の外方の係合位置に切換えられたときに上記係止部22に係合するボールによって構成することが考えられる。
さらには、上記の係止部22は、ワーク20等の被固定物から下方へ突出させた係止ロッドの外周面に設けてもよい。この場合、前記の係合部材12は、半径方向の内方の係合位置に切換えられたときに上記係止部22に係合するコレットやボール等によって構成することが考えられる。
そのサポート機構51の前記支持バネ(弾性部材)54を取り外してもよい。この場合、第2ロッド52の下側の空間が加圧室として機能され、その加圧室に供給された前記エアーブロー用の加圧エアが第2ロッド52を所定の力で上方へ付勢する。なお、上記支持バネ54の付勢力と上記加圧室の付勢力とを併用することも可能である。
また、サポート機構51は、油圧によってロックすると共にバネによってリリースすることに代えて、バネによってロックすると共に油圧によってリリースしてもよく、複動式であってもよい。
さらには、サポート機構51の環状ロック部材57は、例示したコレットによって構成することに代えて、圧油によって縮径される薄肉スリーブによって構成してもよい。この場合、前記第2作動室68は、上記の薄肉スリーブの外周に形成されることになる。
前記第1ピストン27のピストンロッド27bと第1ロッド16との両者の連結構造は、これら両者を同一軸心状に連結することに代えて、上記両者を、平行に配置すると共に横向きの連結具を介して相互に連結することも可能である。
クランプ機構11やサポート機構51に使用される圧力流体は、例示した圧油に代えて、圧縮空気等であってもよい。
本発明が適用される被固定物は、例示したワーク20に代えてワークパレットや金型などであってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
Claims (6)
- ハウジング(2)にクランプ機構(11)及びサポート機構(51)を設けたクランプ装置であって、
上記クランプ機構(11)は、被固定物(20)に設けた係止部(22)に係合可能な係合位置(X)と上記係合が解除される係合解除位置(Y)とに切換え可能な係合部材(12)と、上記係合位置(X)の係合部材(12)を基端方向へ引っ張る第1ロッド(16)と、その第1ロッド(16)を駆動する第1流体圧シリンダ(17)とを備え、
上記サポート機構(51)は、上記ハウジング(2)に移動可能に挿入される第2ロッド(52)であって上記の被固定物(20)の被支持面(20a)に接当可能な支持部(53)を有する第2ロッド(52)と、その第2ロッド(52)を所定の力で先端方向へ付勢するように上記第2ロッド(52)と上記ハウジング(2)との間に装着された弾性部材(54)と、上記第2ロッド(52)に外嵌されると共に半径方向へ縮径可能な環状ロック部材(57)と、その環状ロック部材(57)の半径方向の外側に配置されると共に上記環状ロック部材(57)を縮径させる第2流体圧シリンダ(60)とを備える、
ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、前記弾性部材(54)を備えることに代えて、
前記第2ロッド(52)を所定の力で先端方向へ付勢する加圧室を当該第2ロッド(52)の基端側に配置し、その加圧室に圧力流体を供給可能に構成した、
ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1又は2のクランプ装置において、
前記ハウジング(2)内に、前記第1ロッド(16)が挿入される環状の中間壁(7)を、当該第1ロッド(16)と同軸上で前記ハウジング(2)に固定された状態で配置し、
前記第2ロッド(52)を筒状に形成し、その第2ロッド(52)の筒孔を前記中間壁(7)の半径方向の外側に軸心方向へ移動可能に挿入した、
ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1から3のいずれかのクランプ装置において、
前記の第1流体圧シリンダ(17)を、第1ピストン(27)と、その第1ピストン(27)の先端側に配置された第1作動室(30)と、当該第1ピストン(27)の基端側に配置された第1バネ室(34)と、その第1バネ室(34)に装着されると共に前記第1ピストン(27)を先端側へ付勢する第1バネ(35)とによって構成し、
前記の第2流体圧シリンダ(60)を、第2ピストン(63)と、その第2ピストン(63)の外周側と先端側との少なくとも一方に配置された第2作動室(68)と、当該第2ピストン(63)の基端側に配置された第2バネ室(70)と、その第2バネ室(70)に装着されると共に前記第2ピストン(63)を先端側へ付勢する第2バネ(71)とによって構成し、
前記の第2作動室(68)へ供給された圧力流体が前記第2ピストン(63)を基端方向へ移動させた後に前記の第1作動室(30)へ供給された圧力流体が前記第1ピストン(27)を基端方向へ移動させるように構成した、
ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項4のクランプ装置において、
前記第1バネ(35)の付勢力を前記第1ピストン(27)の受圧面積で割った値が、前記第2バネ(71)の付勢力を前記第2ピストン(63)の受圧面積で割った値よりも大きい値に設定される、
ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1から5のいずれかのクランプ装置において、
前記の被固定物(20)に形成された穴(21)の内周面に前記の係止部(22)を設け、
前記穴(21)の前記係止部(22)に接当可能なように周方向へ所定の間隔で配置した複数のグリッパー(12)によって前記の係合部材を構成し、
前記複数のグリッパー(12)の内周面に先端側から楔係合する楔部(41)を前記第1ロッド(16)に設けた、
ことを特徴とするクランプ装置。
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