JP6725919B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、切粉等の異物がハウジング内に侵入するのを防止する機能を備える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（ＷＯ２０１２／０７３７２３）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。
ハウジングの上部に形成された収容孔に、支持筒が半径方向に移動可能に挿入される。収容孔の内周面と支持筒の外周面との間に、弾性体によって形成された環状のダストシールが装着される。その半径方向の外端のリップ部が、支持筒の外周部のストレート面に自己の弾性力によって半径方向の内方に所定の締め代（つぶし代）だけ押圧される。
上記クランプ装置おいて、ワークの搬入時に、そのワークの孔の軸心と支持筒の軸心との両者が一致している場合には、ワークの孔が支持筒に円滑に挿入される。これに対し、ワークの搬入時に、上記の両者の軸心が上記の締め代の範囲内（許容範囲内）で心ズレしている場合には、ワークの孔の周壁が支持筒を半径方向に押動しながら円滑に挿入されると共に、支持筒等の半径方向への移動に追従するように前記リップ部が自己の復元力によって移動される。このため、前記リップ部が支持筒の外周部のストレート面に確実に密着される。その結果、収容孔の内周面と支持筒の外周面との間に形成された隙間に切粉等の異物が侵入するのを防止する。

ＷＯ２０１２／０７３７２３

上記の従来技術において、ワークの搬入時に、ワークの孔の軸心が支持筒の軸心から半径方向の一方側に上記の許容範囲を越えて心ズレしている場合には、リップ部の半径方向の一方側部分が支持筒によって過度に押し縮められた状態になると共に、リップ部の半径方向の他方側部分が伸びきった状態になる。このため、前記リップ部の他方側部分が支持筒等の移動に追従できなくなり、リップ部分の他方側部分が支持筒の外周部のストレート面から離間される。従って、収容孔の内周面と支持筒の外周面との間に形成された隙間に切粉等の異物が侵入することを防止できない点で改良の余地が残されていた。
本発明の目的は、ハウジング内に切粉等の異物が侵入するのを確実に防止することにある。

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２または図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１に形成された収容孔５に、支持筒６が半径方向に移動可能に挿入される。前記ハウジング１よりも先端側へ突設される係合部材１６が、半径方向に移動可能となるように前記支持筒６によって基端側から支持される。その係合部材１６がクランプ対象物１０の孔１１に挿入可能となっている。前記収容孔５にクランプロッド２８が軸方向および半径方向に移動可能に挿入される。クランプロッド２８が、前記係合部材１６に先端側または基端側から係合する楔面３４を有する。前記クランプロッド２８が駆動手段２４によって軸方向に移動される。前記支持筒６の外周部または前記係合部材１６の外周部に環状のシール部材３８が装着される。前記ハウジング１に対して前記支持筒６または前記係合部材１６が半径方向に移動されたときに、前記ハウジング１の前記収容孔５の内周面と前記支持筒６の外周面または前記係合部材１６の外周面との間に形成された隙間７を封止するように前記シール部材３８の前記半径方向の外端部３８ｂが前記ハウジング１の前記先端面３ａ上で摺動可能に当接される。

上記の本発明は、上記のように構成されることから、次の作用効果を奏する。
上記クランプ装置において、クランプ対象物の搬入時に、クランプ対象物の孔の軸心が支持筒の軸心に対して半径方向に過度に位置ズレ（心ズレ）した場合には、クランプ対象物の孔の周壁が支持筒や支持筒を半径方向に移動させながら外嵌していく。このとき、収容孔の内周面と支持筒の外周面との間に形成された隙間を封止するようにシール部材の半径方向の外端部がハウジングの先端面上で摺動される。これにより、切粉等の異物が上記の隙間に侵入するのを確実に防止できる。

上記の本発明は、下記（１）から（３）の構成を加えることが好ましい。
（１）例えば、図１及び図２に示すように、前記支持筒６の外周部および前記係合部材１６の外周部に装着された前記シール部材３８が、前記支持筒６に対して前記係合部材１６を半径方向の内方へ付勢する。
この場合、シール部材が係合部材を支持筒内に収容させるように半径方向の内方に確実に付勢する。

（２）例えば、図３に示すように、前記係合部材１６の外周部に装着された前記シール部材３８が、前記係合部材１６を前記クランプロッド２８に向けて付勢する。
この場合、シール部材が係合部材をクランプロッドに向けて確実に付勢する。

（３）例えば、図３に示すように、前記収容孔５の内周面と前記支持筒６の外周面との間に弾性部材４０が装着される。前記弾性部材４０が前記支持筒６を介して前記クランプロッド２８を半径方向の内方に付勢する。
この場合、弾性部材が支持筒を介してクランプロッドを半径方向の内方に確実に付勢する。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のアンクランプ状態の立面視の断面図である。 図２は、上記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、本発明の第２実施形態を示し、上記図２に類似する図である。

図１および図２は、本発明の第１実施形態を示している。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Ｔにハウジング１が固定され、そのハウジング１は、下側から順に形成された下ハウジング２と上ハウジング３とを有する。上ハウジング３が下ハウジング２にボルトによって連結され、下ハウジング２がテーブルＴにボルトによって固定される。

上記の上ハウジング３の上部に収容孔５が形成され、その収容孔５に支持筒６が半径方向および上下方向（軸方向）に移動可能に挿入される。前記の収容孔５の内周面と支持筒６の外周面との間に隙間７が形成される。その支持筒６が下側から順に形成されたフランジ部６ａと周壁６ｂと頂部６ｃとを有する。その周壁６ｂと頂部６ｃとが、上ハウジング３の上端面（先端面）３ａから上方へ突設され、ワーク（クランプ対象物）１０の孔１１に挿入可能となっている（図２を参照）。頂部６ｃの外周壁が上方に向うにつれて狭まるようにテーパー状に形成される。その支持筒６が進出機構１２によって上方に付勢される。収容孔５の内周壁の上端部から突起部が半径方向の内方に突設され、その突起部に支持筒６のフランジ部６ａの上面が受け止められている。
なお、本実施形態において、進出機構１２は、収容孔５の下端壁の上面と支持筒６の下面との間に装着された進出バネ１３と連動部材１４とによって構成される。

上記の支持筒６の周壁６ｂに案内孔１５が周方向に所定の間隔をあけて半径方向に３つ形成される（図１および図２には、案内孔１５を１つだけ示す）。その案内孔１５に係合部材１６が半径方向に移動可能に挿入される。各係合部材１６の外周部に鋸刃状の突起１７が上下方向に複数形成される。その突起１７がワーク１０の孔１１の内周面に係合可能となっている。

上記の収容孔５に連通するようにシリンダ孔２０が、下ハウジング２に形成される。そのシリンダ孔２０が下側から順に形成された大径孔２０ａと小径孔２０ｂとを有する。そのシリンダ孔２０の大径孔２０ａにピストン２１の大径部２１ａが上下方向に移動可能で保密状に挿入され、シリンダ孔２０の小径孔２０ｂにピストン２１の小径部２１ｂが保密状に挿入される。そのピストン２１の下側にアンクランプ室２２が形成されると共に、ピストン２１の上側にクランプ室２３が形成される。そのアンクランプ室２２に圧油（圧力流体）を供給および排出する給排路２２ａが、テーブルＴに形成される。クランプ室２３に圧油を供給および排出する別の給排路２３ａが、下ハウジング２に形成される。ここで、本実施形態において、ピストン２１とアンクランプ室２２とクランプ室２３によって駆動手段２４が構成される。

上記のピストン２１の小径部２１ｂの上端部に案内孔２６が形成される。その案内孔２６が下側から順に形成された大径孔２６ａと小径孔２６ｂとを有する。その案内孔２６の大径孔２６ａに、クランプロッド２８の下端部に形成されたフランジ部２９が半径方向に移動可能に挿入される。フランジ部２９の下部に装着溝３０が周方向に形成され、その装着溝３０に複数の鋼球３１が挿入される。その鋼球３１が案内孔２６の底壁に当接されている。これにより、クランプロッド２８がピストン２１に対して半径方向に移動されるときに、クランプロッド２８とピストン２１との間に生じる摩擦力を低減できる。

上記のクランプロッド２８が支持筒６の内周孔に上下方向に移動可能に挿入される。クランプロッド２８の上端部に楔面３４が上方に向うにつれて広がるように形成される。その楔面３４が、前記の係合部材１６の内側壁に形成された受け面３５に上方から楔係合する。

上記の係合部材１６の外周部に溝１６ａが周方向に形成されると共に、その溝１６ａに対応する高さ位置で支持筒６の周壁６ｂの外周部に溝６ｄが周方向に形成される。係合部材１６の溝１６ａと支持筒６の溝６ｄとに、ゴムや板バネ等の弾性体からなるダストシール（環状のシール部材）３８の半径方向の内端部３８ａが装着される。このため、そのダストシール３８が係合部材１６を半径方向の内方へ付勢している。これにより、ダストシール３８によって係合部材１６が支持筒６の外周面よりも半径方向の内方へ移動される。その結果、ワーク１０の孔１１を支持筒６に外嵌めするときに、ワーク１０が係合部材１６に衝突するのを防止できる。
また、薄肉状に形成されたダストシール３８の半径方向の外端部３８ｂが、収容孔５の内周面と支持筒６の外周面および前記係合部材１６の外周面との間に形成された隙間７を封止するようにハウジング３の上端面（先端面）３ａ上で摺動可能に当接される。これにより、上記の隙間７に切粉などの異物が侵入するのを確実に防止できる。

上記構成のクランプ装置は、図１および図２に示すように、以下のように動作する。
図１のアンクランプ状態では、クランプ室２３の圧油が排出されると共に、アンクランプ室２２に圧油が供給されている。これにより、ピストン２１とクランプロッド２８とが上昇位置に移動され、前記の支持筒６が進出バネ１３によって上昇位置に保持されている。このとき、上記係合部材１６がダストシール３８の弾性力によって縮径状態に切り換えられている。

図１のアンクランプ状態で、ワーク１０の孔１１の軸心Ａ_１がクランプロッド２８の軸心Ａ_２に対して左側に距離ｇ_１だけ心ズレしている状態で、搬送機構（図示しない）によって上方から搬入される。すると、そのワーク１０の孔１１が支持筒６の周壁６ｂに外嵌められていくと共に、ワーク１０の孔１１の周壁が支持筒６の周壁６ｂを介してクランプロッド２８を左方に押動していく。このとき、収容孔５の内周面と支持筒６の外周面との間に形成された隙間７を封止するようにダストシール３８の半径方向の外端部３８ｂがハウジング１の上端面３ａ上で摺動される。引き続いて、ワーク１０の孔１１が支持筒６に外嵌めされていくと、上記テーブルＴから上方に突設された支持ピン３９に、ワーク１０の下面１０ａが受け止められる。

上記クランプ装置を上記図１のアンクランプ状態から図２のクランプ状態へ切り換えるときには、アンクランプ室２２の圧油を排出するとともに、クランプ室２３に圧油を供給する。すると、まず、進出バネ１３の付勢力によって上昇位置に保持された支持筒６に対して、クランプロッド２８が下降されていく。次いで、クランプロッド２８の楔面３４によって係合部材１６が縮径状態から拡径され（半径方向の外方へ移動され）、当該係合部材１６の突起１７がワーク１０の孔１１の内周面に係合される。引き続いて、孔１１の内周面に食い込んだ状態の係合部材１６が、上記の孔１１を介してワーク１０を下向きに引っ張る。これと同時に、係合部材１６が支持筒６を進出バネ１３の付勢力に抗して下方へ押圧する。これにより、ワーク１０が支持ピン３９に強力に押圧される。その結果、クランプ装置は、図２のクランプ状態に切り換えられる。

上記クランプ装置を図２のクランプ状態から図１のアンクランプ状態へ切り換えるときには、クランプ室２３の圧油を排出すると共にアンクランプ室２２へ圧油を供給する。これにより、クランプ装置は、上述したクランプ動作とはほぼ逆の手順でアンクランプ状態へ切り換えられる。

第１実施形態は次の長所を奏する。
上記クランプ装置において、ワーク１０の搬入時に、ワーク１０の孔１１の軸心が支持筒６の軸心に対して半径方向に位置ズレ（心ズレ）した場合には、ワーク１０の孔１１の周壁が支持筒６を半径方向に移動させながら外嵌していく。このとき、収容孔５の内周面と支持筒６の外周面との間に形成された隙間７を封止するようにダストシール３８の半径方向の外端部３８ｂがハウジング１の上端面３ａ上で摺動される。これにより、切粉等の異物が上記の隙間に侵入するのを確実に防止できる。

図３は、本発明の第２実施形態を示し、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。
図３の第２実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。

第２実施形態のクランプ装置では、支持筒６の周壁と頂部が省略されている。その支持筒６が係合部材１６を下方から支持する。その支持筒６の内周孔にクランプロッド２８が上下方向に摺動可能に挿入される。収容孔５と支持筒６との間に形成された環状空間に、ゴムやバネ等の弾性部材４０が装着される。その弾性部材４０が支持筒６を介してクランプロッド２８を半径方向の内方に付勢する。

前記の各係合部材１６の外周部に溝１６ａが周方向に形成される。係合部材１６の溝１６ａにゴムや板バネ等の弾性体からなるダストシール３８が装着される。ダストシール３８の弾性力によって半径方向の内方へ付勢された係合部材１６が、その受け面３５と楔面３４とを介してクランプロッド２８に受け止められる。

上記の上ハウジング３の上端面３ａが半径方向の外方に向かうにつれて高さが低くなるように傾斜される。水平方向に対して上端面３ａが傾斜角度α（°）だけ傾斜されている。本実施形態において、傾斜角度は、０〜５°程度であるが、これに限定されるものではない。これにより、上端面３ａに切粉等の異物が堆積するのを防止できる。

第２実施形態は次の長所を奏する。
上記クランプ装置において、ワーク１０の搬入時に、ワーク１０の孔１１の軸心がクランプロッド２８の軸心に対して半径方向に過度に位置ズレ（心ズレ）した場合には、ワーク１０の孔１１の周壁がクランプロッド２８を半径方向に移動させながら外嵌していく。このとき、収容孔５の内周面と係合部材１６の外周面との間に形成された隙間７を封止するようにダストシール３８の半径方向の外端部３８ｂがハウジング１の上端面３ａ上で摺動される。これにより、切粉等の異物が上記の隙間７に侵入するのを確実に防止できる。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
本発明が適用されるクランプ対象物は、例示したワーク１０に代えてワークパレットや金型などであってもよい。
上記の進出機構１２は、例示した進出バネ１３と連動部材１４とによって構成されることに代えて、油圧シリンダ等の流体圧シリンダによって構成されてもよい。
上記の係合部材１６は、係合ボールや環状コレットでもよい。その環状コレットは、クランプロッド２８の楔面３４を外嵌めするように支持筒６に支持される。その環状コレットの周壁には、上下方向へスリットが形成される。クランプロッド２８をクランプ駆動すると、環状コレットは、楔部３４によって押圧されて半径方向の外方へ弾性変形し、ワーク１０の孔１１の内周面に係合される。
上記のピストン２１とクランプロッド２８とを別体に構成するのに代えて、ピストンとクランプロッドとを一体に構成してもよい。この場合、ピストンがシリンダ孔に上下方向および半径方向に移動可能に保密状に挿入される。
上記の駆動手段２４は、例示したように、複動式の油圧シリンダに代えて、単動式の油圧シリンダであってもよく、また、他の圧力流体等の流体圧アクチュエータや電動アクチュエータに変更してもよい。
上記の楔面３４及び係合部材１６は、周方向へ所定の間隔を空けて３つ配置する例を示したが、１つまたは２つまたは４つ以上配置してもよい。
上記の楔面３４は、例示したように、上方に向かうにつれて軸心から遠ざかるように形成されるのに代えて、上方に向かうにつれて軸心に近づくように形成されてもよい。
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。

１：ハウジング，３ａ：上端面（先端面）,５：収容孔，６：支持筒,１０：ワーク（クランプ対象物），１１：孔，１６：係合部材,２４：駆動手段,２８：クランプロッド,３４：楔面,３８：ダストシール（シール部材）,３８ｂ：半径方向の外端部,４０：弾性部材．

Claims (3)

1. ハウジング（１）に形成された収容孔（５）に半径方向に移動可能に挿入された支持筒（６）と、
   前記ハウジング（１）よりも先端側へ突設されると共に、半径方向に移動可能となるように前記支持筒（６）によって基端側から支持される係合部材（１６）であって、クランプ対象物（１０）の孔（１１）に挿入可能となっている係合部材（１６）と、
   前記収容孔（５）に軸方向および半径方向に移動可能に挿入されるクランプロッド（２８）であって、前記係合部材（１６）に先端側または基端側から係合する楔面（３４）を有するクランプロッド（２８）と、
   前記クランプロッド（２８）を軸方向に移動させる駆動手段（２４）と、
   前記支持筒（６）の外周部または前記係合部材（１６）の外周部と前記ハウジング（１）の先端面（３ａ）との間に装着される環状のシール部材（３８）と、を備え、
   前記ハウジング（１）に対して前記支持筒（６）または前記係合部材（１６）が半径方向に移動されたときに、前記ハウジング（１）の前記収容孔（５）の内周面と前記支持筒（６）の外周面または前記係合部材（１６）の外周面との間に形成された隙間（７）を封止するように前記シール部材（３８）の半径方向の外端部（３８ｂ）が前記ハウジング（１）の前記先端面（３ａ）に摺動可能に当接され、
   前記収容孔（５）の内周面と前記支持筒（６）の外周面との間に弾性部材（４０）が装着され、前記弾性部材（４０）が前記支持筒（６）を介して前記クランプロッド（２８）を半径方向の内方に付勢する、
   ことを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１のクランプ装置において、
   前記支持筒（６）の外周部および前記係合部材（１６）の外周部に装着された前記シール部材（３８）が、前記支持筒（６）に対して前記係合部材（１６）を半径方向の内方へ付勢する、
   ことを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項１のクランプ装置において、
   前記係合部材（１６）の外周部に装着された前記シール部材（３８）が、前記係合部材（１６）を前記クランプロッド（２８）に向けて付勢する、
   ことを特徴とするクランプ装置。