JPH10109239A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で、クランプアーム部材を設けたロ
ッド部材を円筒状ピストン部材に対して円滑に回動させ
ることを可能にする。 【解決手段】ケーシング２２内に摺動自在に配設される
ピストン部材３８と、ワーク押圧用クランプアーム部材
８０を設け、前記ピストン部材３８内に配設されるロッ
ド部材４０と、前記ロッド部材４０を前記ピストン部材
３８に対して回動させるためのボールねじ手段４２とを
備える。ボールねじ手段４２は、ロッド部材４０に形成
された雄ねじ溝５８およびこの雄ねじ溝５８の両端を連
結するリターン溝６０と、ピストン部材３８に形成され
た雌ねじ溝４４およびこの雌ねじ溝４４の一部に連通す
る逃げ部４６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに対して進
退および旋回自在なクランプアーム部材で前記ワークを
押圧保持するためのクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、トランスファマシンでは、ワー
クの加工に必要とされる種々の異なる加工装置や、この
ワークをその加工部位に対応して姿勢変換させるワーク
変換装置等を所定間隔離間して配設し、移送装置を介し
て前記ワークをそれぞれのステーションに、順次、搬送
して所望の加工を行うように構成されている。

【０００３】この場合、それぞれのステーションにおい
て、ワークに正確に所定の加工作業等を施すため、移送
装置で搬送されるワークを、例えば、治具パレット上に
正確かつ強固に位置決め固定する必要がある。

【０００４】そこで、治具パレットに対してワークを保
持させるべく、従来から種々のクランプ装置が採用され
ており、例えば、本出願人による特公平４−６０７７２
号公報に開示されたクランプ装置が知られている。この
クランプ装置では、ワークを押圧保持するアーム部材の
ストロークを可及的に短くすることができ、小型化に適
するとともに、特に複雑な形状を有するワークであって
も、効果的にクランプすることが可能になるという効果
が得られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
アーム部材を装着したロッド部材と、このロッド部材が
配設される円筒状ピストン部材との間に、該ロッド部材
を前記ピストン部材に対して回動させるボールねじ手段
が設けられている。そして、このボールねじ手段によっ
てアーム部材を短いストロークでワークから確実に離間
させるように構成されている。ところで、この種のボー
ルねじ手段を用いたクランプ装置において、ロッド部材
の回動動作をさらに円滑に行うことが望まれている。

【０００６】本発明は、この種の要請に対応するために
なされたものであり、クランプアーム部材を設けたロッ
ド部材の回動動作をより一層円滑に遂行するとともに、
構成の簡素化が可能なクランプ装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、クランプアーム部材を設けたロッド部
材をピストン部材に対して回動させるボールねじ手段
が、このロッド部材に形成される雄ねじ溝とこのピスト
ン部材に形成される雌ねじ溝とを備えるとともに、前記
雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とに一体的に挿入されるボール
を循環させるためのリターン溝が設けられている。この
ため、ロッド部材の回動動作に伴って、ボールが雄ねじ
溝と雌ねじ溝との間に沿って移動しても、このボールが
リターン溝を介して循環される。これにより、例えば、
ボールがピストン部材の一端側に突き当たって係止され
ることがなく、ロッド部材を前記ピストン部材に対し
て、常時、円滑かつ確実に回動させることができる。

【０００８】また、リターン溝は、ロッド部材の雄ねじ
溝の両端同士を連結して、あるいはピストン部材の雌ね
じ溝の両端同士を連結して形成されている。これによ
り、ボールねじ手段の構成が簡素化され、クランプ装置
全体の構造が複雑化することを有効に阻止することが可
能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係るクランプ装置１０が治具パレット１２に装着され
た状態の縦断面説明図であり、図２は、前記クランプ装
置１０の分解斜視図である。

【００１０】治具パレット１２の所定の部位には、鉛直
方向に向かって比較的大径な孔部１４が所望の深さだけ
形成され、この孔部１４の下部側には、前記治具パレッ
ト１２の側部から水平方向に形成された通路１６の一端
側が連通する。この通路１６の他端側が外部に開放され
るとともに、前記通路１６には、圧縮流体供給用の管路
（図示せず）が嵌合するシール部材１８が装着される。
治具パレット１２の上部には、孔部１４の中心から等間
隔離間してねじ孔２０ａ〜２０ｃが形成される。

【００１１】クランプ装置１０は、ケーシング２２を備
え、このケーシング２２は、円錐状の上面部を有しその
外周一端部を切り欠いた取付部２４と、取付部２４の端
部から鉛直下方向に延在する円筒部２６とを有する。取
付部２４の中央部には孔部２８が形成され、この孔部２
８は、円筒部２６に設けられた比較的大径な孔部３０に
連通している。

【００１２】取付部２４には、孔部２８の中心から等間
隔離間して治具パレット１２のねじ孔２０ａ〜２０ｃと
同軸的にボルト挿通用孔部３２ａ〜３２ｃが形成され
る。円筒部２６の外周一端部には、孔部３０に連通する
ねじ孔３４が形成され、このねじ孔３４にセットビス３
５が螺合する。

【００１３】ケーシング２２の円筒部２６が治具パレッ
ト１２の孔部１４に嵌合され、ボルト３６ａ〜３６ｃが
取付部２４の孔部３２ａ〜３２ｃに挿通されて、それぞ
れの先端部がねじ孔２０ａ〜２０ｃに螺入され、前記ケ
ーシング２２が前記治具パレット１２に固定される。

【００１４】ケーシング２２の孔部３０は、円筒状ピス
トン部材３８が摺動自在に配設されるとともに、このピ
ストン部材３８には、ロッド部材４０がボールねじ手段
４２を介して回動自在に配設される。

【００１５】ピストン部材３８は、図２〜図４に示すよ
うに、一端側が平板部３８ａにより閉塞されており、こ
のピストン部材３８の内周面部には、断面半円状を有し
て螺旋状に周回する雌ねじ溝４４が形成される。この雌
ねじ溝４４の一部には、ピストン部材３８の内周面部を
切り欠いて形成された逃げ部４６が連通する。ピストン
部材３８の外周部には、軸線方向に所定の長さを有する
切り欠き部４８が形成される。

【００１６】ロッド部材４０は、図２および図５に示す
ように、ケーシング２２の孔部２８に嵌合する第１棒体
部５０を有し、この第１棒体部５０の端部に第１肩部５
１を介してこれより大径な第２棒体部５２が形成され
る。この第２棒体部５２の端部には、第２肩部５４を介
して一層大径な第３棒体部５６が形成される。

【００１７】第３棒体部５６には、断面半円状を有して
螺旋状に周回する雄ねじ溝５８が形成される。図５の側
面図および図６の溝展開図に示すように、雄ねじ溝５８
の両端は、リターン溝６０を介して互いに連結され、エ
ンドレス状のボール通路が構成されている。このロッド
部材４０の雄ねじ溝５８とピストン部材３８の雌ねじ溝
４４とに複数のボール６２が一体的に嵌合し、ボールね
じ手段４２が構成される。

【００１８】図１および図２に示すように、ロッド部材
４０の第１棒体部５０の中央部には、軸線方向にねじ孔
６４が所定の深さだけ形成される一方、第３棒体部５６
の中央部には、孔部６６が形成される（図１および図５
参照）。孔部６６には、板状のばね部材６８が介装され
てこのばね部材６８の端部に係止用リング７０が当接す
るとともに、この係止用リング７０に球体７２が係合す
る。球体７２の直径は、係止用リング７０の内径より大
きく設定されており、ピストン部材３８にロッド部材４
０が装着された状態で、球体７２の端部が平板部３８ａ
に当接して前記ロッド部材４０の第３棒体部５６の端面
と前記平板部３８ａの内面との間に所定の間隙が画成さ
れる。

【００１９】ケーシング２２の孔部３０には、板状のば
ね部材７６が介装され、このばね部材７６の弾発力を介
してピストン部材３８およびロッド部材４０が鉛直下方
向に押圧される。このばね部材７６は、ばね部材６８よ
り相当に大きな弾発力を有するように設定されている。
ばね部材７６と通路１６に供給される圧縮流体とによ
り、変位手段が構成される。

【００２０】第２棒体部５２と第１棒体部５０との境界
端部には、耐摩耗性材料で形成されたリング７８が配設
される。第１棒体部５０は、ケーシング２２の孔部２８
に嵌合してその先端部を外部に露呈しており、この先端
部にはワーク押圧用クランプアーム部材８０が装着され
る。クランプアーム部材８０は、その一端部側に台形状
を有する押圧部８２を有し、この押圧部８２に対応する
他端部側にボルト挿通用孔部８４が形成されるととも
に、この孔部８４には、より大径な棒体嵌合用孔部８６
が連通する（図１参照）。

【００２１】クランプアーム部材８０の孔部８６に、ロ
ッド部材４０の第１棒体部５０が嵌合し、ボルト８８が
前記クランプアーム部材８０の孔部８４に挿通してその
先端部がねじ孔６４に螺合されることにより、該クラン
プアーム部材８０が前記ロッド部材４０に固定される。

【００２２】図１に示すように、クランプ装置１０と治
具パレット１２との間には、このクランプ装置１０内を
液密に保持するためのシール部材９０ａ、９０ｂが配設
されるとともに、第１棒体部５０とケーシング２２との
間には、これらの間隙から孔部３０に塵埃等が進入する
ことを阻止するためのシール部材９０ｃが配設されてい
る。

【００２３】このように構成されるクランプ装置１０の
動作について、以下に説明する。

【００２４】先ず、図１に示すように、ロッド部材４０
に固着されているクランプアーム部材８０を介してワー
クＷの突起Ｗａが押圧保持された状態で、治具パレット
１２が移動されてこのワークＷに所定の加工作業等が施
される。その際、ピストン部材３８の平板部３８ａと治
具パレット１２の孔部１４を画成する底面部との間に、
薄肉状の間隙が画成されている。このため、クランプア
ーム部材８０にばね部材７６の弾発力が効果的に作用す
るとともに、後述するように、通路１６に供給される圧
縮流体がこの隙間に導入されてピストン部材３８を確実
に摺動変位させることができる。

【００２５】次に、加工済のワークＷを新たなワークＷ
と交換するために、治具パレット１２が圧縮流体供給用
の所定の位置に移動される。

【００２６】そこで、図示しない管路が治具パレット１
２の通路１６に嵌合し、この通路１６に圧縮流体が供給
されると、この圧縮流体は、孔部１４に導入されてピス
トン部材３８を鉛直上方向に押圧する。これにより、ピ
ストン部材３８は、ケーシング２２のねじ孔３４に螺合
するセットビス３５とこのセットビス３５に係合する切
り欠き部４８との案内作用下に、ばね部材７６の弾発力
に抗して鉛直上方向に直線的に変位する。従って、ピス
トン部材３８内に配設されているロッド部材４０も同様
に上昇し、このロッド部材４０の上端部に係着されてい
るクランプアーム部材８０は、上昇してその押圧部８２
をワークＷの突起Ｗａから離間させ、前記ワークＷの保
持作用が解除される。

【００２７】図７に示すように、ピストン部材３８がさ
らに上昇すると、ロッド部材４０の第１棒体部５０と第
２棒体部５２との境界部位に配置されたリング７８がケ
ーシング２２の孔部２８、３０との間の段部に当接す
る。この状態で、圧縮流体の作用下にピストン部材３８
が鉛直上方向に押圧されると、このピストン部材３８
は、切り欠き部４８に嵌合するセットビス３５により回
転することがない。

【００２８】このため、ボールねじ手段４２を介してロ
ッド部材４０が所定方向に回動し、このロッド部材４０
は、第３棒体部５６の端面がピストン部材３８の平板部
３８ａに当接するまで回動する。この結果、ロッド部材
４０の先端部に係着されているクランプアーム部材８０
は、ワークＷの突起Ｗａの上方から所定方向に待機する
ようにして旋回し、このクランプアーム部材８０の押圧
部８２が前記ワークＷから効果的に離間するに至る。

【００２９】次いで、治具パレット１２からワークＷを
取り外し、新たなワークＷをこの治具パレット１２上に
載置してクランプ装置１０により位置決め固定する。す
なわち、通路１６への圧縮流体の供給が停止されると、
ピストン部材３８に鉛直上方向に作用していた押圧力が
解除され、このピストン部材３８には、ばね部材７６の
弾発力だけが作用する。

【００３０】従って、ピストン部材３８が鉛直下方向に
変位し、このピストン部材３８の平板部３８ａに上方に
押圧されていたロッド部材４０は、前記ピストン部材３
８が下降することによって、ばね部材６８の弾発力を介
し前記とは逆方向に回転する。そして、第２棒体部５２
と第３棒体部５６との境界段部である第２肩部５４がピ
ストン部材３８の上面部と一致する際に、前記第２肩部
５４にばね部材７６が当接してロッド部材４０の回転が
停止する。

【００３１】さらに、ロッド部材４０とピストン部材３
８とが一体的に下降し、前記ピストン部材３８の平板部
３８ａが治具パレット１２の孔部１４を画成する底面部
に当接する直前で、クランプアーム部材８０の押圧部８
２が新たなワークＷの突起Ｗａに係合する。従って、前
記新たなワークＷは、ピストン部材３８とロッド部材４
０とに作用するばね部材７６の弾発力の作用下に、クラ
ンプアーム部材８０を介して治具パレット１２に対し強
固に位置決め保持されることになる。

【００３２】この場合、第１の実施形態では、ボールね
じ手段４２を構成するロッド部材４０に螺旋状の雄ねじ
溝５８が形成されるとともに、この雄ねじ溝５８の両端
がリターン溝６０を介して連結され、エンドレス状のボ
ール通路が形成される。一方、ピストン部材３８には、
螺旋状の雌ねじ溝４４の一部に前記リターン溝６０に対
応して逃げ部４６が形成されている。

【００３３】このため、ロッド部材４０がピストン部材
３８に対して回動動作を継続する際、雄ねじ溝５８と雌
ねじ溝４４とに一体的に嵌合している複数のボール６２
が、例えば、ピストン部材３８の上方側に移動すると、
このボール６２は、前記雄ねじ溝５８に沿って上方側に
移動した後、リターン溝６０と逃げ部４６との間に一体
的に嵌合する。そして、ボール６２は、リターン溝６０
と逃げ部４６とに沿って雄ねじ溝５８と雌ねじ溝４４の
下端側に戻された後、前記雄ねじ溝５８と前記雌ねじ溝
４４とに一体的に嵌合して上方側に移動する。

【００３４】これにより、複数のボール６２は、雄ねじ
溝５８と雌ねじ溝４４とに一体的に嵌合した状態で、エ
ンドレス状のボール通路に沿って移動することができ、
ロッド部材４０の回動動作が一層円滑かつ確実に遂行さ
れるという効果が得られる。

【００３５】さらに、第１の実施形態では、雄ねじ溝５
８の両端同士を連結するリターン溝６０を形成するとと
もに、雌ねじ溝４４の一部に逃げ部４６を形成するだけ
でよい。従って、ボールねじ手段４２の構成が複雑化す
ることがなく、クランプ装置１０全体を経済的に製造す
ることが可能になるという利点がある。

【００３６】なお、第１の実施形態では、雄ねじ溝５８
および雌ねじ溝４４が一方のねじれ方向（右ねじれ方
向）である場合について説明したが、他方のねじれ方向
（左ねじれ方向）であっても同様に構成されるものであ
り、その詳細な説明は省略する。

【００３７】次に、本発明の第２の実施形態に係るクラ
ンプ装置１００について説明する。なお、第１の実施形
態に係るクランプ装置１０と同一の構成要素には、同一
の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３８】図８に示すように、クランプ装置１００
は、円筒状ピストン部材１０２と、ロッド部材１０４
と、前記ロッド部材１０４を前記ピストン部材１０２に
対して回動させるボールねじ手段１０６とを備えてい
る。ボールねじ手段１０６は、ロッド部材１０４に形成
された螺旋状の雄ねじ溝１０８と、ピストン部材１０２
に形成された螺旋状の雌ねじ溝１１０と、この雌ねじ溝
１１０の両端同士を連結するリターン溝１１２とを有す
る。

【００３９】図８〜図１０に示すように、ピストン部材
１０２の内周面には、断面半円状を有して螺旋状に周回
する雌ねじ溝１１０が形成され、この雌ねじ溝１１０の
両端縁部には、互いに平行して外周側に延在する孔部１
１４、１１６が連通する。ピストン部材１０２の外周に
は、その周方向に向かって軸方向に傾斜するリターン溝
１１２が、孔部１１４、１１６に両端側を連通して所定
の深さ、すなわち、ボール６２が移動可能な深さまで形
成されている。

【００４０】このような構成において、ピストン部材１
０２がケーシング２２の円筒部２６内に配設されると、
リターン溝１１２の外周側がこの円筒部２６で閉塞さ
れ、さらにロッド部材１０４が前記ピストン部材１０２
内に配設される。その際、雄ねじ溝１０８と雌ねじ溝１
１０とに複数のボール６２が一体的に嵌合し、リターン
溝１１２にも前記ボール６２が挿入される。

【００４１】従って、第２の実施形態では、ロッド部材
１０４がピストン部材１０２に対して回動する際、雄ね
じ溝１０８と雌ねじ溝１１０とに一体的に嵌合するボー
ル６２は、これらの間を移動して孔部１１６からリター
ン溝１１２に移った後、このリターン溝１１２を通って
孔部１１４から、再度、前記雄ねじ溝１０８と雌ねじ溝
１１０との間に一体的に嵌合する。これにより、ボール
ねじ手段１０６において、ボール６２が循環移動するこ
とになり、第１の実施形態と同様に、極めて簡単な構成
で、ロッド部材１０４の回動動作が円滑かつ確実に遂行
されるという効果が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るクランプ装
置では、クランプアーム部材を設けたロッド部材をピス
トン部材に対して回動させるボールねじ手段が、ボール
を循環させるためのリターン溝を設けているため、この
ボールがロッド部材とピストン部材との間で詰まること
がなく、前記ロッド部材を円滑かつ確実に回動させるこ
とができる。しかも、雄ねじ溝または雌ねじ溝にリター
ン溝を設けるだけでよく、ボールねじ手段の構造が有効
に簡素化され、クランプ装置全体を経済的に製造するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るクランプ装置を
治具パレットに装着した状態の縦断面図である。

【図２】前記クランプ装置の分解斜視図である。

【図３】前記クランプ装置を構成するピストン部材の縦
断面図である。

【図４】前記ピストン部材の平面図である。

【図５】前記クランプ装置を構成するロッド部材の側面
図である。

【図６】前記ロッド部材に形成された雄ねじ溝とリター
ン溝の展開図である。

【図７】前記クランプ装置によりワークをアンクランプ
した状態の縦断面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態に係るクランプ装置の
分解斜視図である。

【図９】前記第２の実施形態に係るクランプ装置を構成
するピストン部材の縦断面図である。

【図１０】図９中、Ｘ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１０、１００…クランプ装置 １２…治具パレット １４、２８、３０…孔部 １６…通路 ２２…ケーシング ２４…取付部 ２６…円筒部 ３８、１０２…ピスト
ン部材 ４０、１０４…ロッド部材 ４２、１０６…ボール
ねじ手段 ４４、１１０…雌ねじ溝 ４６…逃げ部 ５８、１０８…雄ねじ溝 ６０、１１２…リター
ン溝 ６２…ボール ８０…クランプアーム
部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に摺動自在に配設される円筒
   状ピストン部材と、 一端に前記ケーシングの外部に露呈してワーク押圧用ク
   ランプアーム部材を設け、前記ピストン部材内に配設さ
   れるロッド部材と、 前記ピストン部材と前記ロッド部材との間に構成され、
   該ロッド部材を該ピストン部材に対して回動させるため
   のボールねじ手段と、 前記ピストン部材の底部から供給される圧縮流体および
   該ピストン部材の上部から押圧する弾性体を介して前記
   ピストン部材と前記ロッド部材とを直線的に変位させる
   変位手段と、 を備えたクランプ装置であって、 前記ボールねじ手段は、前記ロッド部材に形成される雄
   ねじ溝と、 前記ピストン部材に形成される雌ねじ溝と、 前記雄ねじ溝と前記雌ねじ溝とに一体的に挿入されるボ
   ールを循環させるためのリターン溝と、 を備えることを特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のクランプ装置において、前
   記ロッド部材には、前記雄ねじ溝の両端同士を連結して
   前記リターン溝が形成されるとともに、 前記ピストン部材には、前記雌ねじ溝の一部に該リター
   ン溝に対応して逃げ部が形成されることを特徴とするク
   ランプ装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のクランプ装置において、前
   記ピストン部材には、該ピストン部材の外周側に延在し
   て前記雌ねじ溝の両端同士を連結する前記リターン溝が
   形成されることを特徴とするクランプ装置。