JPH01154833A - ロック機構付きクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ロック機構付きクランプ装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来、プレス機械の金型等をクランプするクランプ装置
には、油圧シリンダで駆動されるウェッジ部材によりク
ランプ部材を押圧駆動するように構成し、上記ウェッジ
部材を含むウェッジ式の増力機構兼ロック機構を組込ん
だものが実用化されている。

例えば、特公昭５２−２３９６号公報には、クランプケ
ースのガイド孔にウェッジケースを前後移動自在に装着
し、ウェッジケース内にウェッジ部材とウェッジ部材の
傾斜面に摺接するクランプ部材とを前後移動自在に装着
し、ウェッジ部材を複動油圧シリンダのピストンロッド
の先端に固着してなるクランプ装置が記載されている。

例えば、特公昭５２−３０３７１号公報には、油圧シリ
ンダで駆動されるロッド部材の先端部にウェッジ部を設
け、そのロッド部材を油圧シリンダで駆動し、ウェッジ
部で金型を直接クランプするように構成してなるクラン
プ装置が記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ウェッジ機構からなる増力兼ロック機構を備えたクラン
プ装置では、クランプ駆動する際には動摩擦に抗してク
ランプ駆動するのに対し、クランプ解除する際には動摩
擦に比べて格段に大きな静摩擦に抗して解除駆動するこ
とが必要である。

ところで、従来装置においては、ウェッジ機構が外部に
全面的又は部分的に露出状に構成されているので、ウェ
ッジ機構の摺動面の状態が水分・油・ゴミ・錆などの影
響で大きく変動し、ウェッジ機構の傾斜摺動面に作用す
る動摩擦力及び静摩擦力が大きく変動する。

その結果、動摩擦力に抗してクランプ駆動することによ
り発生するクランプ力及び静摩擦力で発生するロック力
及び静摩擦に抗してクランプ解除するクランプ解除力が
大きく変動する。

従って、クランプ用シリンダを不必要に大型化したり、
クランプ解除用シリンダを不必要に大型化することが必
要になる。

更に、従来装置においては、基本的に１個の油圧シリン
ダやエアシリンダでウェッジ機構を駆動する構造になっ
ているので、クランプ部材のストロークを十分に大きく
設定できなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るクランプ装置は、ハウジングと、ハウジン
グ内に設けられた第１流体圧シリンダと、ハウジングに
支軸で支持され第１流体圧シリンダの第１ピストンで揺
動駆動されるクランプレバ−と、第１流体圧シリンダの
加圧作動室に臨むように第１ピストンの端部に形成され
た傾斜受圧面と、ハウジング内に形成され上記加圧作動
室に連なるガイド孔と、ガイド孔に第１ピストンの軸心
直交方向に移動自在に装着され且つ傾斜受圧面に係合す
る傾斜押圧面を有するロック部材と、傾斜押圧面で傾斜
受圧面を押圧する方向にロック部材を駆動する第２流体
圧シリンダと、傾斜受圧面から傾斜押圧面を離す方向に
ロック部材を駆動する解除手段を備えたものである。

〔作用〕

本発明に係るロック機構付きクランプ装置においては、
第１流体圧シリンダの加圧作動室に流体圧を供給すると
、第１ピストンがクランブレパーツ方へ移動してクラン
プレバ−がワークの表面に当接する。

第２流体圧シリンダの加圧作動室に流体圧を供給すると
、ロック部材が移動し、ロック部材の傾斜押圧面で第１
ピストンの傾斜受圧面が強力に押圧され、第１ピストン
を介してクランプレバ−が強力にクランプ駆動される。

第１流体圧シリンダの加圧作動室に連なるガイド孔にロ
ック部材を装着し、このロック部材の傾斜押圧面で第１
ピストンの傾斜受圧面を押圧するように構成し、傾斜受
圧面と傾斜押圧面からなるロック機構を第１流体圧シリ
ンダの加圧作動室側に設けたので、ロック機構は油圧の
オイル又は加圧エアに含まれるオイルで適度に潤滑され
た一定の状態に保持されるので、ロック機構に作用する
静摩擦力及び動摩擦力の変動を防止し、クランプ力とロ
ック力とクランプ解除力とを一定に設定することが出来
る。つまり、ロック機構付きクランプ装置の性能を一定
に設定することが出来る。

加えて、クランプレバ−の負荷が小さいうちは、第１流
体圧シリンダでクランプレバ−を駆動し、クランプレバ
−の負荷が大きくなった段階で第２流体圧シリンダでロ
ック部材を介してクランプレバ−を強力に駆動するよう
になっているので、クランプレバ−のストロークを大小
自由に設定することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明に係るロック機構付きクランプ装置によれば、以
上説明したように、クランプ力とロック力とクランプ解
除力とを一定に設定することが出来るので、クランプ装
置の性能を安定させ、作動確実性を確保し、第１流体圧
シリンダと第２流体圧シリンダを不必要に大型化必要が
なくなる。

加えて、第１流体圧シリンダの第１ピストンのストロー
クを大きくすることにより、クランプレバ−のストロー
クを大きく設定することが出来る。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例のロック機構付きクランプ装置は、金型の外周
縁部をクランプすることにより金型をボルスタに固定す
るためのもので、このクランプ装置はボルスタの上面の
金型の周囲に４組配設され、金型をボルスタに！ｉ！置
した状態でその外周縁部と僅かな隙間をあけて配設され
ている。

第１図〜第３図に示すように、上記クランプ装置１は平
面視略し字状のハウジング２と、ハウジング２に枢着さ
れたクランプレバ−３と、クランプレバ−３を加圧エア
でクランプ駆動する第１エアシリンダ４と、第１エアシ
リンダ４の第１ピストン１５の傾斜受圧面１７に係合す
る傾斜押圧面２５を有するロック部材２４と、クランプ
駆動時にロック部材２４を介してクランプレバ−３を強
力にクランプ駆動する第２エアシリンダ５と、ハウジン
グ２の下部内に設けられクランプ解放時にクランプレバ
−３をハウジング２内へ引き込むリトラクタ機構６とを
備えている。

上記ハウジング２は、４本のボルト７を介してボルスタ
Ｂに固着され、その前部下部内にはクランプレバ−３を
収容する７ための収容部２ａが形成され、その上半部の
中央部には前後方向に第１シリンダボア８が形成され、
その上半部の後部には左右方向に第１シリンダボア８よ
り大径の第２シリンダボア９が形成され、第１シリンダ
ボア８の前端下部は収容部２ａに開口され、その後端は
第２シリンダボア９の右側周面に開口され、第２シリン
ダボア９の左端はハウジング２に固着された蓋部材１０
で封止され、その右端はハウジング２の側壁部で閉じら
れている。更に、上記クランプレバ−３の後方において
、第１シリンダボア８の下方には、リトラクタ機構６の
リンク収容部１１とスプリング収容部１２が形成されて
いる。

上記クランプレバ−３は、その下端部に形成された支点
部３ａと、その前端下部に形成された作用点部３ｂと、
その後端下部に形成された力点部３ｃとを有する側面視
路丁字状に形成され、支点部３ａに挿通された左右方向
向きの枢支ピン１３を介して収容部２ａの側壁部に揺動
自在に枢支され、作用点部３ｂの平面状の下面が金型に
の外周縁部の上面に当接するように構成され、力点部３
Ｃの平面状の後端面が第１エアシリンダ４のピストン１
５の前端面に当接されている。また、作用点部３ｂと力
点部３Ｃとを結ぶ上端面は、ノ＼ウジング２に固着され
たガイドブロック１４と接触しないように円弧状の曲面
に形成されている。

上記第１エアシリンダ４について説明すると、第１シリ
ンダボア８には第１ピストン１５が前後方向に移動自在
に装着され、この第１ピストン１５の後端部は第２シリ
ンダポア９内に突出され、その後方には第２シリンダボ
ア９内において第１加圧作動室１６が形成されている。

第１ピストン１５の後端部は左方へ進む程後方へシフト
するように斜めに形成され、その後端面には楕円形で且
つその短軸が上下方向になる傾斜受圧面１７が形成され
、第１ピストン１５の前端部には上下方向に回転防止溝
１８が形成され、クランプレバ−３の力点部３Ｃがこの
回転防止溝１８に係合され、第１ピストン１５が回り止
めされている。

上記第２エアシリンダ５について説明すると、第２シリ
ンダボア９の左半部には第２ピストン１９が左右方向に
移動自在に装着され、第２ピストン１９の右側の第２シ
リンダボア９内には第２加圧作動室２０が形成され、第
２ピストン１９の左側の第２シリンダポア９内にはクラ
ンプ解除作動室２１が形成されている。第２シリンダボ
ア９の右半部ば同径のガイド孔２２となっており、その
後端部にはガイド孔２２の内周面に沿って部分円柱状の
ガイド部材２３が固着され、ガイド部材２３の前端面に
は平面状のガイド面２３ａが左端部から右端部に亙って
形成され、第２ピストン１９から右方へ一体的に延びる
ロック部材２４がこのガイド孔２２の内周面及びガイド
部材２３のガイド面２３ａでガイドされ左右方向に移動
自在に装着されている。ロック部材２４の左側約２／３
部分には第１ピストン１５の挿通を許す前後方向のピス
トン収容孔２４ａが形成され、ロック部材２４の後端部
は左右方向に切欠かれ、その端面ばガイド部材２３のガ
イド面２３ａに当接されている。

また、ロック部材２４の右端部には傾斜受圧面１７とガ
イド面２３ａとの間に嵌合し得るロック部２４ｂが形成
され、ロック部２４ｂの前端部は斜めに切欠かれ、その
前端面には傾斜受圧面１７と平行な傾斜押圧面２５が形
成され、クランプ状態において傾斜押圧面２５が傾斜受
圧面１７の略中央部に当接するようになっている。

上記ガイド部材２３には、ハウジング２に形成された第
１エア供給孔２６に対応する外周位置にエア供給溝２３
ｂ及びエア供給通路２３ｃが形成され、その前端部には
エア供給通路２３ｃに連通され加圧作動室１６・２０に
通じる左右方向のエア供給溝２３ｄが形成されている。

また、蓋部材１０の中央部にはクランプ解除作動室２１
に連通された第２エア供給孔２７が形成され、各エア供
給孔２６・２７は外部の加圧エア供給装置に接続されて
いる。

上記リトラクタ機構６について説明すると、リンク収容
部１１及びスプリング収容部１２には再収容部に亙るロ
ッド２８が配設され、このロッド２８にはスプリング収
容部１２の前端面とロッド２８の鍔部２８ａとの間に圧
縮コイルバネのリトラクタスプリング２９が外装され、
ロッド２８の前端部には揺動リンク３０がビン部材を介
して回動自在に連結され、揺動リンク３０の前端部はク
ランプレバ−３の中段部にビン部材を介して回動自在に
連結され、クランプレバ−３は揺動リンク３０及びロッ
ド２８を介してリトラクタスプリング２９により常に後
方へ付勢され、クランプ解除時には第１図に仮想線で示
すように収容部２ａ内へ回動する。また、ロッド２８の
後端部はハウジング２の後端面に固着されたクランプ検
出装置３１内へ延びており、クランプ検出装置３１内に
は１対のリミットスイッチ３２が配設され、ロッド２８
の後端部に形成された大径部２８１）が何れか一方のリ
ミットスイッチ３２のスイッチ部３２ａを押圧すること
によりクランプ状態が検出されるように構成されている
。

次に、上記ロック機構付きクランプ装置１の作動につい
て説明する。

クランプ装置１で金型Ｋをクランプしていない状態では
、第４図に実線で示すように、ロック部材２４がガイド
孔２２の右端に位置して、第１ピストン１５がロック部
材２４のピストン収容孔２４ａに収容され、その後端部
がガイド面２３ａに当接した状態で保持されている。

金型Ｋをクランプするために、第１エア供給孔２６から
第１加圧作動室１６へ加圧エアが供給されると、加圧エ
アにより第１ピストン１５の傾斜受圧面１７が押圧され
、第４図に仮想線で示すように第１ピストン１５が前方
へ駆動され、クランプレバ−３が枢支ビン１３を中心に
前方へ回動され、クランプレバ−３の作用点部３ｂが金
型にの上面に当接する。

そして、第５図に実線で示すように、傾斜受圧面１７の
右端部に傾斜押圧面２５の左端部が係合すると、傾斜押
圧面２５で傾斜受圧面１７を前方へ強力に押圧しながら
第１エア供給孔２６から第２加圧作動室２０へ流入した
加圧エアにより、仮想線で示すように、第２ピストン１
９が第２シリンダボア９の左端位置近くまで駆動される
。このとき、クランプレバ−３は第１エアシリンダ４に
より押圧されるとともに、第１ピストン１５の傾斜受圧
面１７とロック部材２４の傾斜押圧面２５とからなる増
力機構を介して第２エアシリンダ５により強力に押圧さ
れ、その作用点部３ｂで金型Ｋを強力にクランプする。

尚、傾斜押圧面２５により傾斜受圧面１７を前方へ押圧
する押圧力Ｐ１は、第２ピストン１９を左方へ押圧する
加圧エアの押圧力をＰ２、傾斜受圧面１７の前後方向に
対する傾斜角をθとすると、ＰＬ＝Ｐ２ｔａｎθで与え
られ、傾斜角θが９０°〉θ〉４５°のときに押圧力Ｐ
１が増力される。

上記のように金型Ｋをクランプした状態で、第１加圧作
動室１６及び第２加圧作動室２０の加圧エアの圧力が低
下しても、上記傾斜角θが大きくまた傾斜受圧面１７と
傾斜押圧面２５間に大きな静止摩擦力が作用するので、
クランプが解除されることがない。また、クランプ駆動
時、ロック部材２４の後端面とガイド面２３ａとは面接
触しておりガイド孔２２の後端部に加えられる応力が分
散される。

次に、クランプを解除するために、第１エア供給孔２６
への加圧エアの供給を中断し、第２エア供給孔２７から
クランプ解除作動室２１へ加圧エアを供給すると、第２
ピストン１９が右方へ駆動され、傾斜押圧面２５が傾斜
受圧面１７から離脱し始めると、クランプレバ−３を後
方へ付勢するリトラクタスプリング２９のバネ力により
、クランプレバ−３が収容部２ａに収容されるとともに
、第１ピストン１５の後端部がロック部材２４のピスト
ン収容部２４ａに収容される。

以上説明したように、傾斜受圧面１７と傾斜押圧面２５
とからなる簡単な構造の増力機構を第１エアシリンダ４
の加圧作動室１６側に設けたので、増力機構兼ロック機
構の構造が簡単化する。

傾斜角θが大きく増力率が大きいので、第２エアシリン
ダ５で強力なりランプ力を発生させることが可能であり
、また傾斜受圧面１７と傾斜押圧面２５に作用する法線
方向の力が大きくなって大きな静止摩擦力が作用するた
めロック性能に優れる。

クランプ解除状態のときに、第１ピストン１５の後端部
がロック部材２４のピストン収容孔２４ａに収容される
ので、クランプ装置１を小型化することが出来る。更に
、第１加圧作動室１６及びガイド孔２２内は加圧エアに
含まれているオイルで適度に潤滑されるので錆びること
もない。

また、ロック部２４ｂの後端面はガイド部材２３のガイ
ド面２３ａと面接触しているので、ガイド孔２２の後端
部への応力集中を防止でき、ハウジング２の肉厚を薄ク
シてクランプ装置１をコンパクトに出来る。

尚、上記クランプ装置１は次のように構成してもよい。

第６図に示すように、側面視略し字状のハウジング２の
略中央部には前後方向に第１シリンダボア８Ａが形成さ
れ、第１シリンダボア８Ａには後端部が斜めに切欠かれ
た第１ピストン１５Ａが装着され、第１ピストン１５Ａ
の後端面には後方下がりの楕円形の傾斜受圧面１７Ａが
形成され、第１ピストン１５Ａの後方には第１加圧作動
室１６Ａが形成されている。ハウジング２の後部上部内
には上下方向に第２シリンダボア９Ａが形成され、第２
シリンダボア９Ａ及び第１シリンダボア８Ａは第２シリ
ンダボア９Ａより小径のガイド孔２２Ａにより連通され
ている。第２シリンダボア９Ａには上下方向に移動自在
に第２ピストン１９Ａが装着され、その上側には第２加
圧作動室２０Ａが形成され、下側にはクランプ解除作動
室２１Ａが形成され、第２加圧作動室２ＯＡには圧縮コ
イルバネ３３が内装され、第２ピストン１９Ａはこの圧
縮コイルバネ３３により常に下方へ付勢されている。第
２ピストン１９Ａの中央部には下方へ延びるロック部材
２４Ａが固着され、ロック部材２４Ａの途中部はガイド
孔２２Ａに上下方向に移動自在に挿通され、その下端前
端部は斜めに切欠かれその前端面には第１ピストン１５
Ａの傾斜受圧面１７Ａと平行な傾斜押圧面２５Ａが形成
されている。両加圧作動室１６Ａ・２ＯＡ及びクランプ
解除作動室２１Ａは、夫々ハウジング２に形成されたエ
ア供給孔３４・３５・３６を介して外部の加圧エア供給
装置に接続されている。

上記クランプ装置１の作動について説明すると、第１加
圧作動室１６Ａ及び第２加圧作動室２ＯＡへ加圧エアが
供給されると、実線で示すように、第１ピストン１５Ａ
はその傾斜受圧面１７Ａにおいて第１加圧作動室１６Ａ
に供給された加圧エアにより前方へ押圧されるとともに
、第２加圧作動室２ＯＡへ供給された加圧エアにより第
２ピストン１９Ａが下方へ駆動され、ロック部材２４Ａ
の傾斜押圧面２５Ａで傾斜受圧面１７Ａが前方へ押圧さ
れ、クランプレバ−３が前方へ回動してその作用点部３
ｂの下端面で金型Ｋをクランプすることになる。金型Ｋ
がクランプされると、両加圧作動室１６Ａ・２ＯＡへの
加圧エアの圧力が低下しても圧縮コイルバネ３３のハネ
力でロック部材２４Ａを介して第１ピストン１５Ａが前
方へ付勢され、クランプの解除が防止される。次に、ク
ランプを解除するためにクランプ解除作動室２１Ａへ加
圧エアを供給すると、仮想線で示すように、圧縮コイル
バネ３３のハネ力に抗して第２ピストン１９Ａ及びロッ
ク部材２４Ａが上方へ駆動され、傾斜受圧面１７Ａと傾
斜押圧面２５Ａとの係合が解除されつつ、第１ピストン
１５Ａ及びクランプレバ−３がリトラクタ機構６により
後方へ駆動され、クランプレバ−３が収容部２ａに収容
される。

第７回及び第８図に示すように、ハウジング２の略中央
部には前後方向に第１シリンダボア８Ｂが形成され、第
１シリンダボア８Ｂには第１ピストン１５Ｂが装着され
、第１ピストン１５Ｂの後端部から中央部に亙って上下
方向にガイドスリット１５ａが形成され、第１ピストン
１５Ｂの後端部は斜めに切欠かれ、その後端面には前方
下がりの楕円形の傾斜受圧面１７Ｂが形成され、その後
方には第１加圧作動室１６Ｂが形成されている。

ハウジング２の後部上部内には上下方向に第２シリンダ
ボア９Ｂが形成され、その下端は第１シリンダボア８Ｂ
の途中部に開口され、ハウジング２の後部下部内の第２
シリンダボア９Ｂに対向する位置には上下方向にガイド
孔２２Ｂが形成され、その上端は第１シリンダボア８Ｂ
の途中部に開口されている。第２シリンダボア９Ｂには
上下方向に移動自在に第２ピストン１９Ｂが装着され、
その上側にはクランプ解除作動室２１Ｂが形成され、ガ
イド孔２２Ｂには略円柱状のロック部材２４Ｂが上下方
向に移動自在に装着され、その下側には第２加圧作動室
２０Ｂが形成されている。ロック部材２４Ｂはガイドス
リット１５ａを挿通する連結ロッド３７を介して第２ピ
ストン１９Ｂに連結され、その上部前端部は斜めに切欠
かれその前端面には第１ピストン１５Ｂの傾斜受圧面１
７Ｂと平行な傾斜押圧面２５Ｂが形成されている。再加
圧作動室１６Ｂ・２０Ｂ及びクランプ解除作動室２１Ｂ
は、夫々ハウジング２に形成されたエア供給孔３８・３
９・４０を介して外部の加圧エア供給装置に接続されて
いる。

上記クランプ装置１の作動について説明すると、第１加
圧作動室１６Ｂ及び第２加圧作動室２０Ｂへ加圧エアが
供給されると、実線で示すように、第１ピストン１５Ｂ
はその傾斜受圧面１７Ｂにおいて第１加圧作動室１６Ｂ
に供給された加圧エアにより前方へ押圧されるとともに
、第２加圧作動室２０Ｂへ供給された加圧エアによりロ
ック部材２４Ｂが上方へ駆動され、ロック部材２４Ｂの
傾斜押圧面２５Ｂで傾斜押圧面が前方へ強力に押圧され
、クランプレバ−３が前方へ回動してその作用点部３ｂ
の下端面で金型Ｋをクランプすることになる。次に、ク
ランプを解除するためにクランプ解除作動室２１Ｂへ加
圧エアが供給されると、仮想線で示すように、第２ピス
トン１９Ｂ及びロック部材２４Ｂが下方へ駆動され、傾
斜受圧面１７Ｂと傾斜押圧面２５Ｂとの係合が解除され
つつ、第１ピストン１５Ｂ及びクランプレバ−３がリト
ラクタ機構６により後方へ駆動され、クランプレバ−３
が収容部２ａに収容されてクランプが解除される。尚、
連結ロッド３７はガイドスリット１５ａに常に挿通され
ることになり、第１ピストン１５Ｂの回転が防止される
。

尚、上記両クランプ装置１においては、ガイド孔２２Ａ
・２２Ｂの後端部に前端面が平面状の部分円柱状のガイ
ド部材を固着し、ロック部材２４Ａ・２４Ｂの後端部を
上下方向に切欠いてその後端面をガイド部材の前端面に
面接触させ、クランプ時に作用するガイド孔２２Ａ・２
２Ｂ後端部への応力を分散させるようにしてもよい。

上記ロック機構付きクランプ装置１は、油圧で駆動する
ことも可能である。

また、上記クランプ装置１をボルスタＢに固定する構造
としてはボルト７以外に既存の各種の機構を採用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係るもので、第１図はクランプ
装置の樅断面図、第２図は第１図■−■線断面図、第３
図はクランプ装置の正面図、第４図及び第５図はクラン
プ装置の作動説明図、第６図は第１変形例に係る第１図
相当図、第７図は第２変形例に係る第１図相当図、第８
図は第７図■−■線断面図である。 １・・クランプ装置、　２・・ハウジング、　３・・ク
ランプレバ−１４・・第１エアシリンダ、５・・第２エ
アシリンダ、　　１３・・枢支ヒン、１５・・第１ピス
トン、　　１６・１６Ａ・１６Ｂ・・第１加圧作動室、
　１７・・傾斜受圧面、２０・２ＯＡ・２０Ｂ・・第２
加圧作動室、２１・２１Ａ・２１Ｂ・・クランプ解除作
動室、２２・２２Ａ・２２Ｂ・　・ガイド孔、　　２４
・２４Ａ・２４Ｂ・・ロック部材、　２５・・傾斜押圧
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングと、ハウジング内に設けられた第１流
   体圧シリンダと、ハウジングに支軸で支持され第１流体
   圧シリンダの第１ピストンで揺動駆動されるクランプレ
   バーと、第１流体圧シリンダの加圧作動室に臨むように
   第１ピストンの端部に形成された傾斜受圧面と、ハウジ
   ング内に形成され上記加圧作動室に連なるガイド孔と、
   ガイド孔に第１ピストンの軸心直交方向に移動自在に装
   着され且つ傾斜受圧面に係合する傾斜押圧面を有するロ
   ック部材と、傾斜押圧面で傾斜受圧面を押圧する方向に
   ロック部材を駆動する第２流体圧シリンダと、傾斜受圧
   面から傾斜押圧面を離す方向にロック部材を駆動する解
   除手段とを備えたことを特徴とするロック機構付きクラ
   ンプ装置。