JP6577836B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランプアームの長手方向の端部を揺動可能に支持した形式のクランプ装置に関する。

この種のクランプ装置には、従来では、特許文献１（日本国・特開２００２−１６０１３５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（図１を参照）。
ハウジングにピストンが挿入される。ハウジングの左端壁に出力ロッドが左右方向へ移動可能で保密状に挿入される。ハウジングの左端壁と出力ロッドとの間に楔空間が形成され、その楔空間に係合ボールが周方向に所定の間隔をあけて挿入される。前記ピストンの左部内に形成した押圧面が係合ボールに右側から当接される。また、ハウジングの左上部にクランプアームの上部が第１ピンを支点に揺動可能に連結されると共に、出力ロッドの左端部が第２ピンを介してクランプアームの途中高さ部に揺動可能に連結される。そして、上記の出力ロッドのクランプ駆動によってクランプアームが揺動され、そのクランプアームがクランプ対象物を上方から押圧固定する。

特開２００２−１６０１３５号公報

上記の従来技術は、次の点で改良する余地が残されていた。
上記クランプアームが第１ピンを支点にして揺動するときに、当該クランプアームが第２ピンを介して出力ロッドを下方へ押圧するので、出力ロッドがハウジング内で傾斜される。すると、出力ロッドと係合ボールとの複数の当接部分のうちの一部が離間されたり、ピストンと係合ボールとの複数の当接部分のうちの一部が離間されるおそれがある。この場合、クランプ駆動時におけるピストンの押圧力が、上記当接部分のうちの離間されなかった部分に集中して作用し、係合ボール等に作用する面圧が大きくなる。このため、係合ボール等が大形化して、クランプ装置が大形になる。
本発明の目的は、クランプ装置を小形に造れるようにすることにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１および図３に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング２に環状ピストン１０が軸心方向の一端側と軸心方向の他端側とに移動可能で保密状に挿入される。前記ハウジング２の軸心方向の途中部に設けられた支持壁４ａに、出力部材１３が軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されている。前記支持壁４ａに設けられた第１受圧部３３と前記出力部材１３に設けられた第２受圧部３５との間に楔空間３６が半径方向の内方へすぼまるように形成される。前記楔空間３６に複数の係合部材３７が周方向に所定の間隔をあけて半径方向へ移動可能に挿入される。前記環状ピストン１０の内周孔１１に押圧面３８が形成され、その押圧面３８が前記係合部材３７に他端側から係合される。前記ハウジング２にクランプアーム４４が第１ピン４３を介して揺動可能に装着される。前記クランプアーム４４に案内溝４６が軸心方向に対して交差する方向に形成され、その案内溝４６が、前記出力部材１３の一端側の端部に装着された第２ピン４７を外嵌めしている。

本発明は次の作用効果を奏する。
前記出力部材の一端側の端部に装着された第２ピンにクランプアームの案内溝が摺動可能に外嵌めされる。このため、クランプアームが揺動するときに、当該クランプアームが第２ピンを介して出力部材を軸心方向に対して交差する方向へ押圧しない。このため、出力部材がハウジング内で傾斜されることが防止される。従って、クランプ駆動時における環状ピストンをクランプ方向へ押圧する力が、環状ピストンの押圧面と係合部材との当接部分や出力部材の第２受圧面と係合部材との当接部分に、ほぼ均等に作用する。これにより、環状ピストンや係合部材や出力部材等を小形に造ることができ、その結果、クランプ装置をさらに小形に造ることができる。

本発明は、例えば、図１および図３に示すように、下記の（１）および（２）の構成を加えることが好ましい。
（１）前記出力部材１３の他端側の端部が前記環状ピストン１０の内周孔１１に保密状に挿入される。
この場合、出力部材が、ハウジングの途中部に設けられた支持壁と環状ピストンの内周孔との２箇所で支持されることにより、軸心方向に対して交差する方向への外力によって出力部材が軸心方向に対して傾斜されるのを防止できる。

（２）前記第２ピン４７の外周部に係合面４７ａが形成され、その係合面４７ａが前記案内溝４６の他端側の側壁４６ａに当接される。
この場合、第２ピンの係合面と案内溝の側壁とが面接触するので、点接触する場合に比べて、接触箇所の面圧を低くすることができる。その結果、クランプ装置の耐久性が向上する。

図１は、本発明の一実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態の断面図である。 図２は、上記のクランプ装置のクランプ状態を示し、上記図１に類似する図である。 図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視図に相当する図である。

以下、本発明の一実施形態を図１および図３によって説明する。この実施形態では、プレス機械の金型やワーク等のクランプ対象物を固定するクランプ装置を例示してある。まず、アンクランプ状態を示す図１に基づいて上記クランプ装置の構造を説明する。
固定台としてのテーブル１上にハウジング２が横向きの姿勢で配置される。そのハウジング２が、左側から順に支持ブロック３とシリンダ部４とを備える。その支持ブロック３の下部にＴ脚３ａが設けられる。そのＴ脚３ａが、固定台１に形成されたＴ溝１ａに挿入されている。前記のシリンダ部４が左端壁（支持壁）４ａと右端壁４ｂと胴部４ｃとを有する。

前記シリンダ部４にシリンダ孔９が左右方向に形成され、そのシリンダ孔９に環状ピストン１０が封止部材１０ａを介して左右方向に移動可能に挿入される。その環状ピストン１０の外周部に案内部材１０ｂが装着され、環状ピストン１０が案内部材１０ｂを介してシリンダ孔９に左右方向へ案内される。その環状ピストン１０に内周孔１１が左右方向に貫通され、その内周孔１１は左側から順に形成された大径孔１１ａと小径孔１１ｂとを有する。

前記シリンダ部４の左端壁４ａからガイド筒１２がシリンダ孔９内に右方に突設される。そのガイド筒１２の内周孔１２ａに封止部材１４ａ，１４ｂを介して保密状に出力部材１３の大径部１３ａが左右方向へ移動可能に挿入される。
また、出力部材１３の大径部１３ａの右側に形成された小径部１３ｂが、環状ピストン１０の内周孔１１の小径孔１１ｂに封止部材１０ｃを介して保密状で左右方向へ進退可能に挿入される。

上記環状ピストン１０と出力部材１３の小径部１３ｂとによってシリンダ孔９が左右に区画される。その環状ピストン１０の左側にアンクランプ室２２が形成され、環状ピストン１０の右側にクランプ室２３が形成される。シリンダ部４の左端壁４ａにアンクランプ用給排口２４が形成され、そのアンクランプ用給排口２４がアンクランプ室２２に連通される。上記のクランプ室２３に保持バネ２５が装着され、その保持バネ２５が環状ピストン１０を左方へ付勢する。また、ハウジング２の左端壁４ａにクランプ用給排口２６が設けられる。また、上記の出力部材１３とガイド筒１２との間に環状空間２７が封止部材１４ａ，１４ｂによって区画形成される。上記のクランプ用給排口２６が環状空間２７と、出力部材１３に形成された連通路２８とを介してクランプ室２３に連通される。

前記ガイド筒１２の筒壁に４つの支持溝３２（図１中に２つだけ図示する）が周方向へ所定の間隔をあけて半径方向へ形成され、その支持溝３２に第１受圧面３３が設けられる。その支持溝３２に対応するようにカム溝３４が出力部材１３の外周部に形成され、そのカム溝３４の底面に第２受圧面３５が右方に向かうにつれて軸心から遠ざかるように傾斜される。その第１受圧面３３と第２受圧面３５との間に楔空間３６が半径方向の内方へすぼまるように形成される。また、支持溝３２に係合ボール（係合部材）３７が挿入される共に、その係合ボール３７がカム溝３４に挿入される。また、環状ピストン１０の内周孔１１の大径孔１１ａに押圧面３８が右方へ向かうにつれて軸心に近づくテーパ状に形成され、その押圧面３８が係合ボール３７に左方から係合される。

上記支持ブロック３の上部に第１ピン４３を介してクランプアーム４４の上部が揺動可能に連結される。図３に示すように、そのクランプアーム４４の下部に下溝４５が形成され、その下溝４５の両側壁に、それぞれ、案内溝４６，４６が上下方向に形成される。その一方の案内溝４６と他方の案内溝４６に跨って、出力部材１３の左端部に装着された第２ピン４７が挿入される。その第２ピン４７の外周部の両端に係合面４７ａ，４７ａが形成され、その係合面４７ａが案内溝４６の右側の側壁４６ａに摺動可能に当接されている。これにより、前記の出力部材１３の左端部が第２ピン４７の係合面４７ａと案内溝４６の側壁４６ａとを介してクランプアーム４４の途中高さ部に左右方向へ押引き可能に連結される。
また、上記のクランプアーム４４の左下部に押部４９が、クランプ対象物としての金型５０に当接可能に設けられる。

上記のクランプ装置は、図１および図２に示すように、次のように作動する。
図１のアンクランプ状態では、クランプ室２３から圧縮空気が排出されると共に、アンクランプ室２２に圧縮空気が供給されている。このため、環状ピストン１０が右方へ移動されて右端壁４ｂに受け止められると共に、出力部材１３が左方へ移動されてガイド筒１２の右端部に受け止められている。また、係合ボール３７が出力部材１３の第２受圧面３５によって半径方向の外方へ移動されている。これにより、出力部材１３がクランプアーム４４を時計回り方向へ後退揺動させている。
上記のアンクランプ状態で、クランプ装置のＴ脚３ａが固定台１のＴ溝１ａに沿って金型５０に当接する位置まで左方へ移動されている。

上記クランプ装置を図１のアンクランプ状態からクランプ駆動するときには、アンクランプ室２２の圧縮空気を排出すると共に、クランプ室２３に圧縮空気を供給する。
すると、まず、クランプ室２３の圧縮空気の圧力と保持バネ２５の付勢力とによって環状ピストン１０が左方へ移動される。次いで、その環状ピストン１０の押圧面３８が係合ボール３７を半径方向の内方へ移動させる。引き続いて、係合ボール３７が第２受圧面３５を介して出力部材１３を右方へ移動させていく。これにより、出力部材１３が第２ピン４７の係合面４７ａを介してクランプアーム４４の案内溝４６の側壁４６ａを右方へ押圧する。その結果、クランプアーム４４が第１ピン４３を支点にして反時計回り方向へ揺動されていく。その後、クランプアーム４４の押部４９が金型５０を上方から押圧することにより、クランプ装置は、図２に示すように、クランプ状態となる。

上記クランプ装置を図２のクランプ状態からアンクランプ駆動するときには、クランプ室２３から圧縮空気を排出すると共に、アンクランプ室２２に圧縮空気を供給する。
すると、まず、そのアンクランプ室２２の圧縮空気は、保持バネ２５に抗して環状ピストン１０を右方へ移動させると共に、出力部材１３を左方へ移動させていく。これにより、その環状ピストン１０の押圧面３８が右方へ移動されて、係合ボール３７が半径方向の外方へ移動されることが許容される。次いで、出力部材１３の第２受圧面３５が係合ボール３７を半径方向の外方へ押出していく。その後、図１に示すように、環状ピストン１０がハウジング２の右端壁４ｂに受け止められ、出力部材１３がガイド筒１２の右端部に受け止められる。これにより、クランプ装置は、図１に示すように、アンクランプ状態となる。

上記の実施形態は次の長所を奏する。
前記の出力部材１３の左端部に装着された第２ピン４７にクランプアーム４４の案内溝４６の側壁４６ａが摺動可能に外嵌めされる。このため、クランプアーム４４が揺動するときに、当該クランプアーム４４が第２ピン４７を介して出力部材１３を上下方向へ押圧しない。このため、出力部材１３がハウジング２内で傾斜されることが防止される。従って、クランプ駆動時におけるクランプ室２３の圧縮空気の押圧力が、環状ピストン１０の押圧面３８と係合ボール３７との当接部分や出力部材１３の第２受圧面３５と係合ボール３７との当接部分に、ほぼ均等に作用する。これにより、環状ピストン１０や係合ボール３７や出力部材１３等を小形に造ることができ、その結果、クランプ装置を小形に造ることができる。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
クランプ装置の設置姿勢は、例示した横向き姿勢に代えて、縦向き姿勢や斜め向き姿勢であってもよい。
上記の圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。
上記の係合ボール３７の設置数量は、４つに限られない。
上記の係合部材は、例示した係合ボール３７に代えて、ローラであってもよい。
上記の押圧面３８は、例示したテーパ面に限らず、軸心方向に対して傾斜する平面であってもよい。
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。

２：ハウジング，２ａ：左端壁（支持壁），１０：環状ピストン，１１：内周孔，１３：出力部材，３３：第１受圧面，３５：第２受圧面，３６：楔空間，３７：係合ボール（係合部材），３８：押圧面，４３：第１ピン，４４：クランプアーム，４６：案内溝，４６ａ：側壁，４７：第２ピン，４７ａ：係合面．

Claims (1)

1. ハウジング（２）のシリンダ部（４）に形成されたシリンダ孔（９）に軸心方向の一端側と軸心方向の他端側とに移動可能で保密状に挿入された環状ピストン（１０）と、
   前記ハウジング（２）の軸心方向の途中部に設けられた、前記シリンダ部（４）を構成する支持壁（４ａ）に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入された出力部材（１３）と、
   前記支持壁（４ａ）から前記シリンダ孔（９）内に突設されたガイド筒（１２）であって、前記出力部材（１３）の大径部（１３ａ）が封止部材（１４ａ、１４ｂ）を介して内周孔（１２ａ）に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されたガイド筒（１２）と、
   前記支持壁（４ａ）に設けられた第１受圧面（３３）と前記出力部材（１３）に設けられた第２受圧面（３５）との間に半径方向の内方へすぼまるように形成された楔空間（３６）と、
   前記楔空間（３６）に周方向に所定の間隔をあけて半径方向へ移動可能に挿入される複数の係合部材（３７）と、
   前記係合部材（３７）に他端側から係合されるように前記環状ピストン（１０）の内周孔（１１）に形成された押圧面（３８）と、
   前記ハウジング（２）に第１ピン（４３）を介して揺動可能に装着されるクランプアーム（４４）と、
   前記クランプアーム（４４）に軸心方向に対して交差する方向に形成された案内溝（４６）であって、前記出力部材（１３）の一端側の端部に装着された第２ピン（４７）を外嵌めしている案内溝（４６）と、を備え、
   前記支持壁（４ａ）にクランプ用給排出口（２６）が設けられ、
   前記出力部材（１３）の前記大径部（１３ａ）と前記ガイド筒（１２）との間に前記封止部材（１４ａ、１４ｂ）によって環状空間（２７）が区画形成され、
   前記クランプ用給排出口（２６）が、前記環状空間（２７）と、前記出力部材（１３）内に形成された連通路（２８）とを介して、前記環状ピストン（１０）の軸心方向の一端側に形成されたクランプ室（２３）に連通され、
   前記出力部材（１３）の小径部（１３ｂ）の端部が前記環状ピストン（１０）の内周孔（１１）に保密状に挿入され、
   前記第２ピン（４７）の外周部に平面状の係合面（４７ａ）が形成され、その係合面（４７ａ）が前記案内溝（４６）の他端側の側壁（４６ａ）に当接される、
   ことを特徴とするクランプ装置。

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