JPS625739B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は治具等に装着され、工作機等によつて
加工されるワーク（加工物）を治具等にクランプ
するためのクランプシリンダに関するもので、更
に詳しくは一動作でクランプアームの旋回とワー
クのクランプを行うようにしたものである。

従来の技術 前記のようなクランプシリンダは、従来、例え
ば第１図ａ，ｂに示すようにシリンダ本体１０
４にピストンロツド１１２と一体に成形されたピ
ストンロツド１０７が嵌装され、このピストンロ
ツド１１２には、その展開図を第１図ｂに示すよ
うなカム溝１２０が削設され、一方、ロツドカバ
ーには旋回ピン１０９が植設されてその先端が前
記カム溝１２０に嵌め込まれている。このクラン
プシリンダではピストン１０７が第１図ａに示す
クランプ状態から圧力流体の圧力を受けてその後
退端から前進端に至る間に、旋回ピン１０９にピ
ストンロツド１１２のカム溝１２０が案内されて
ピストンロツド１１２が軸方向に移動すると共
に、クランプアーム１１３がワークと対峙してい
る時のピストンロツドの回動位置（ピストンロツ
ドのクランプ角度位置）と、この位置から90度回
転した時のピストンロツドの回動位置（ピストン
ロツドのアンクランプ角度位置）間において回転
し、従つてクランプアーム１１３は先ずワークＷ
と対峙する位置（クランプアームのクランプ角度
位置）においてワークＷから離反し、次いで更に
ワークＷから離反しつつワークＷから退避した位
置（クランプアームのアンクランプ角度位置から
90゜旋回した位置）また旋回なるようになつてお
り、逆にピストン１０７がその前進端から後退端
に至る間にはクランプアーム１１３がアンクラン
プ角度位置からクランプ角度位置へ旋回しながら
ワークへ接近し、次いでクランプアーム角度位置
でワークをクランプするようにしたもの、実公
昭50−31585号に開示されているように、ピスト
ンをピストンロツドの下端のリード角の大きなね
じに螺合し、かつ、このピストンは固定ロツドに
よりシリンダ構成に対し相対回転を防止され、シ
リンダヘツドキヤツプとシリンダテールキヤツプ
間で移動できるようにすると共にピストンロツド
との螺合部分においてそのねじ溝に沿つて相対回
転を伴いながら移動できるようにし、かつ、ピス
トンロツドをばねで常にシリンダヘツドキヤツプ
側へ付勢し、このピストンロツドのねじ長さをピ
ストンの厚みより長くしたもの、などがある。

発明が解決しようとする問題点 前記によればクランプアーム１１３の旋回運
動が軸方向移動を伴つているので、ピストンロツ
ド１１２のストロークが長くなり、ピストンロツ
ド１１２の突出方向に充分な空間がないようなワ
ーク、あるいは治具であると使用ができないとい
う問題があつた。また、前記によれば、まずア
ンクランプ状態で締付金具が締付方向に移動する
ことなくピストンロツドが回動し、所定の位置ま
での回動後に締付方向へ移動させるようにして、
締付金具の旋回が軸方向移動を伴わないために締
付金具の軸方向移動量を小さくし得て前記の問
題点を解消しているが、その構造上、 (i) ばねが、ワークをクランプする時に圧縮され
て強い反力として作用するのでシリンダ推力に
よる一定のクランプ力が得られない。つまり、
クランプシリンダにおいて最も重要なクランプ
力が圧力油により生じるシリンダ推力からばね
力を減じたものとなる上にばねの圧縮量によつ
てクランプ力が変化し、一定のクランプ力が得
られない。

(ii) また、アンクランプ角度位置からクランプ角
度位置に締付金具が旋回する時、圧力油により
ピストンロツドに下向きにかかる力をばねで受
けているために、ばねのばね力を大きなものに
設定しないと、ピストンロツドが回転中に軸方
向に脈動して円滑に作動せず、逆に、大きなば
ね力とすると、ばねの圧縮力によつてピストン
ロツドのフランジをシリンダヘツドキヤツプに
圧着させた状態でピストンロツドをアンクラン
プ角度位置からクランプ角度位置まで回転させ
ているので、ばねの圧縮力によるフランジの摩
擦抵抗によつてピストンロツドが円滑に回動し
ないという問題があり、ばね力の設定が極めて
むずかしい。

(iii) ピストンロツドが没入するいわゆる下向きに
しかクランプができない。

(iv) アンクランプ角度位置からクランプ角度位置
へ回転する途中でクランプアームが物体に当る
とその位置でピストンロツドが下降を始め、ま
た、クランプ角度位置で上昇する途中でピスト
ンロツドの上部が物体に当るとその位置でクラ
ンプアームがアンクランプ位置への回転を始め
ることになり、クランプアームの回転と昇降が
常に一定の軌跡で行なわれる保証がない。

等の多くの問題があつた。

問題点を解決するための手段 本発明は、クランプアームを一体に備えたピス
トンロツドをアンクランプ角度位置からクランプ
角度位置へ回転させてから軸方向へ摺動させてワ
ークをクランプするクランプシリンダにおいて、
シリンダ本体とピストンロツドの間に中空ピスト
ンを摺動自在に嵌装し、ピストンロツドに刻設し
た案内溝に中空ピストンに植設したピンを係合
し、中空ピストンに刻設した案内溝にシリンダ本
体に植設したピンを係合し、ピストンロツドに回
転規制用の係止部を設け、その係止部に係合する
係合部をシリンダ本体に設け、アンクランプ角度
位置からクランプ角度位置へ回転させるときには
前記係止部と係合部の端面が当接してピストンロ
ツドの軸方向の移動を規制し、ピストンロツドが
クランプ角度位置にあるときにピストンロツドの
係止部とシリンダ本体の係合部が係合して軸方向
へ摺動するように形成してあることを特徴とす
る。

作 用 前記構成によれば、二組のピンと案内溝の係
合、ピストンロツドとシリンダ本体の係止部及び
係合部の係合により、アンクランプ角度位置から
クランプ角度位置へ回転させる時には前記係止部
と係合部の端面が当接してピストンロツドの軸方
向の移動を規制し、ピストンロツドがクランプ角
度位置にあるときにピストンロツドの係止部とシ
リンダ本体の係合部が係合して軸方向へ摺動する
ようにし、ピストンロツドをアンクランプ角度位
置からクランプ角度位置へ回転させた後、ピスト
ンロツドをクランプ方向へ移動させる。

第１実施例 第２図から第１１図において、１はシリンダチ
ユーブ、２はロツドカバー、３はヘツドカバー
で、夫々シリンダチユーブ１にボルトで締結され
シリンダ本体４が構成されている。シリンダチユ
ーブ１にはその内周面の略中央に直進案内用のピ
ン５が植設されている。また、ヘツドカバー３内
端部には第７図に示すように後述するピストンロ
ツド１２がクランプ角度位置にある時、ピストン
ロツト１２の後端の係止部材１８に形成されてい
る係止部（二面幅部）１９と係合する係合部６が
凹状に形成され、この係合部６の端面（ヘツドカ
バー３の内端面）３ａは、ピストンロツド１２が
アンクランプ角度位置からクランプ角度位置へ回
転する間、係止部材１８の係止部端面（ヘツド側
端面）１８ａと当接するようにしてある。このシ
リンダ本体４内には中空ピストン７が軸方向に摺
動するように嵌装され、その外周面には中心軸線
Ｌと平行な案内溝８が削設され、第５図に示すよ
うに前記直進案内用のピン５の内端部分がこの案
内溝８に嵌め込まれ、中空ピストン７はシリンダ
チユーブ１に対して相対回動を規制されている。
更にこの中空ピストン７にはその後部に旋回案内
用のピン９が植設され、更に第６図に示すように
その頭部を押えるように合成樹脂製のウエアリン
グ１０が装着され、セツトピン１１によつてウエ
アリング１０が中空ピストン７に固定されてい
る。この中空ピストン７にはシリンダ本体４に対
して軸方向自在で回動自在なピストンロツド１２
がやはり軸方向に移動するように挿通され、その
先端部がロツドカバー２より外方へ突出してあ
り、この先端部にはクランプアーム１３がキー１
４によつて固定してある。ピストンロツド１２の
長手方向中央にはロツドカバー２の内端面２ａと
当接し、ピストンロツド１２の前進端（アンクラ
ンプ側移動端）の位置決めを行うフランジ１５が
形成され、また、その後端部にはキー１６及びス
ナツプリング１７を介してピストンロツド１２と
一体的に係止部材１８が取付けられている。この
係止部材１８外周には、その厚み方向全体に亘つ
て前記係合部６に嵌まり込み可能な回転規制用の
係止部（二面幅部）１９が第７図のように形成さ
れると共にこの係止部材１８の厚みは前記ピスト
ンロツド１２のストロークｌ１と略同一に設定し
てあり、この係止部１９の端面（係止部材１８の
ヘツド側端面）１８ａは、アンクランプ側移動端
において、ピストンロツド１２がそのアンクラン
プ角度位置とクランプ角度位置とで回動する時に
前記係合部６の端面３ａと摺接するように形成さ
れている。従つて、ピストンロツド１２がアンク
ランプ側移動端にある時には丁度係止部材１８の
係止部１９と、係合部６の係合が外されてピスト
ンロツド１２はシリンダ本体４に対して相対回動
を許され、特にアンクランプ角度位置からクラン
プ角度位置へ回動をする場合は係止部材１８の係
止部端面１８ａが係合部端面３ａと当接し、軸方
向移動が阻止される。また、ピストンロツド１２
は係止部材１８の係止部１９とヘツドカバー３の
係合部６の係合面が平行になつた状態（このと
き、クランプアーム１３はワークと対峙したクラ
ンプ角度位置Ａである。）において軸方向に所定
ストローク移動可能なるも、両者の係合状態では
ピストンロツド１２の回動が阻止される。このピ
ストンロツドには第３図に示すようにその外周面
にリード状に旋回用の案内溝２０が削設され、こ
の案内溝２０に前記旋回案内用のピン９が嵌め込
まれている。この案内溝２０はピストンロツド１
２の軸方向移動が規制された状態で、ピストンロ
ツド１２に対する中空ピストン７の相対軸方向移
動（第２図に示すストロークｌ２）によつてクラ
ンプ角度位置とアンクランプ角度位置間で旋回さ
せ、クランプアーム１３をクランプ角度位置Ａと
それより90度旋回したアンクランプ角度位置Ｂ間
で旋回させるように形成されている。尚、２１，
２２はロツド側及びヘツド側シリンダ室２３，２
４に連通した給排ポート、２５はＵパツキン、２
６はスクレーパである。

さて、アンクランプ状態を示す第９図において
ロツド側シリンダ室２３へ圧力流体を供給する
と、第１１図のようにピストンロツド１２はその
後端部の係止部材１８の係止部端面１８ａがヘツ
ドカバー３の係合部端面３ａに当接しているため
後退しない。一方、中空ピストン７は係止部材１
８のロツド側端面１８ｂに当接するまでピストン
ロツド１２に対して所定ストロークｌ２だけ後退
し、その旋回案内用のピン９がピストンロツド１
２の案内溝２０内を摺動してピストンロツド１２
をアンクランプ角度位置からクランプ角度位置へ
回転させ、これによりクランプアーム１３をアン
クランプ角度位置Ｂからクランプ角度位置Ａまで
旋回させる（第４，８図）。ピストンロツド１２
が回動されてクランプアーム１３がクランプ角度
位置Ａに至ると係止部材１８の係止部１９とヘツ
ドカバー３の係合部６の係合面とが平行になり、
ロツド側シリンダ室２３に更に圧力流体を供給す
るとピストンロツド１２は中空ピストン７と一体
的にその前進端から後退するが、クランプアーム
１３は係止部１９とヘツドカバー３の係合部６の
係合面との係合により旋回を阻止されてクランプ
角度位置Ａを維持したまま直線的に後退してクラ
ンプアーム１３はワークＷをクランプする（第２
図）。このとき、シリンダ推力を減ずる力は作用
せず、シリンダ推力による一定のクランプ力が得
られる。また、ピストンロツド１２がアンクラン
プ角度位置Ｂからクランプ角度位置Ａへ至る途中
に物体に当つてクランプアーム１３の旋回が途中
で阻止された場合（つまり旋回不良の場合）に
は、係止部材１８の係止部端面１８ａが依然とし
てヘツドカバー３の係合部端面３ａに当接してい
るために、クランプアーム１３の旋回不良の状態
でワークをクランプするという誤動作がない。次
にアンクランプする場合は、第２図のクランプ状
態からヘツド側シリンダ室２４へ圧力流体を供給
すると中空ピストン７はピストンロツド１２を旋
回案内用のピン９と案内溝２０の係合によつて旋
回させようとするが、ピストンロツド１２は係止
部材１８の係止部１９とヘツドカバー３の係合部
６の係合面の係合でシリンダ本体４に対して旋回
できないので中空ピストン７はピストンロツド１
２と共に前進する（第８図）。ピストンロツド１
２のフランジ１５がロツドカバー２に当接してピ
ストンロツド１２がアンクランプ側移動端に至る
と同時に係止部材１８の係止部１９とヘツドカバ
ー３の係合部６の対向面の係合が外れ、ピストン
ロツド１２がアンクランプ側移動端で中空ピスト
ン７がシリンダチユーブ１に対して相対回動せず
に前進し、旋回案内用のピン９が案内溝２０内を
摺動してピストンロツド１２を回動させ、クラン
プアーム１３をクランプ角度位置Ａからアンクラ
ンプ角度位置Ｂへ旋回させる。（第９図）。従つ
て、ピストンロツド１２がその後退端からアンク
ランプ側移動端に至る途中にピストンロツド１２
の先端に物体が当つた場合（つまり、前進不良）
にはクランプアーム１３の旋回が行われず、やは
り誤作動がない。

第２実施例 第１２図においてはシリンダチユーブ１に旋回
案内用のピン９が植設され、中空ピストン７に第
１３図に示すように第１実施例同様のリード状の
案内溝２０とこの案内溝２０に連続する、中心軸
線と平行な直線案内溝２０ａが削設されている。
また、中空ピストン７に直進案内用のピン５が植
設され、ピストンロツド１２には第１実施例同
様、中心軸線Ｌと平行な案内溝８が形成されてい
る。このような構成によれば、クランプ状態にお
いてヘツド側シリンダ室２４へ圧力流体を供給す
ると、ピストンロツド１２と中空ピストン７は推
力を受け、係止部１９と係合部６の係合、及び旋
回案内用のピン９と直線案内溝２０ａによつてシ
リンダ本体４に対し回動を規制されて一体的に前
進し、ピストンロツド１２がアンクランプ側移動
端に至ると第１２図に示すごとく係止部１９と係
合部６の係合面の係合が外れ、ピストンロツド１
２は中空ピストン７と共にシリンダ本体４に対し
て回動可能となると共に旋回案内用のピン９は案
内溝２０の始点に至る。次いで中空ピストン７が
ピストンロツド１２に対して前進すると、ピン９
と案内溝２０の係合により中空ピストン７がピス
トンロツド１２と共にシリンダチユーブ１に対し
て回動し、クランプアーム１３がクランプ角度位
置Ａからアンクランプ角度位置Ｂへ旋回する。逆
にアンクランプ角度位置Ｂからロツド側シリンダ
室２３に圧力流体を流入すれば第１実施例同様に
クランプアーム１３はクランプ角度位置Ａまで旋
回した後、旋回を伴わず後退してワークＷをクラ
ンプする。

第３実施例 次にピストンロツド１２がそのロツド側へ移動
した時（突出した時）にクランプするようにした
実施例について第１４，１５図を用いて説明す
る。尚、第１実施例と同一部分には同一番号を付
して説明を省略する。本実施例ではロツドカバー
２内端に係合部６が形成され、またピストンロツ
ド１２の軸方向中央部分のフランジ１５Ａには、
クランプ角度位置Ａにおいてのみ前記係合部６に
嵌まり込む係止部（二面幅部）１９が形成されて
いる。これらの係止部１９と係合部６はピストン
ロツド１２が前進端から移動して後退端（アンク
ランプ側移動端）へ位置したときに丁度係止部１
９と係合部６の対向面との係合が外れ、ピストン
ロツド１２はその後退端においてのみシリンダ本
体に対して相対回動を許され、かつ、アンクラン
プ角度位置からクランプ角度位置へ回動をする場
合には、フランジ１５Ａのロツド側面（係止部端
面）がロツドカバー２の内端面（係合部端面）と
当接するようになつている。このような構成によ
れば、クランプアーム１３はクランプ角度位置Ａ
において、ピストンロツド１２が前進端から後退
端に移動する間（又はその逆）は旋回を伴わずワ
ークＷから離れ（又はクランプし）、ピストンロ
ツド１２の後退端においてのみクランプ角度位置
Ａとアンクランプ角度位置Ｂ間を旋回する。

尚、第１６図に示すようにロツドカバー２のピ
ストンロツド挿通孔内面より係合部として示す案
内ピン６Ａを内方へ向けて突設し、また、ピスト
ンロツド１２にはこの案内ピン６Ａと係合するＬ
状のガイド溝１９Ａを形成し、ガイド溝１９Ａの
軸方向に沿う対向溝面を回転規制用の係止部に、
また、ガイド溝１９Ａの円周方向に沿う対向溝面
のロツド側溝面（第１６図右側溝面）を係止部端
面に設定し、この係止部端面と摺接する案内ピン
６Ａの外周面を係合部端面に形成して、アンクラ
ンプ角度位置からクランプ角度位置へ回転させる
時には前記係止部と係合部の端面が当接してピス
トンロツドの軸方向の移動を規制し、ピストンロ
ツドがクランプ角度位置にあるときにピストンロ
ツドの係止部とシリンダ本体の係合部が係合して
軸方向へ摺動するように構成してあつてもよい。

発明の効果 以上のように、本発明ではクランプアームを一
体に備えたピストンロツドをアンクランプ角度位
置からクランプ角度位置へ回転させてから軸方向
へ摺動させてワークをクランプするクランプシリ
ンダにおいて、シリンダ本体とピストンロツドの
間に中空ピストンを摺動自在に嵌装し、ピストン
ロツドに刻設した案内溝に中空ピストンに植設し
たピンを係合し、中空ピストンに刻設した案内溝
にシリンダ本体に植設したピンを係合し、ピスト
ンロツドに回転規制用の係止部を設け、その係止
部に係合する係合部をシリンダ本体に設け、アン
クランプ角度位置からクランプ角度位置へ回転さ
せるときには前記係止部と係合部の端面が当接し
てピストンロツドの軸方向の移動を規制し、ピス
トンロツドがクランプ角度位置にあるときにピス
トンロツドの係止部とシリンダ本体の係合部が係
合して軸方向へ摺動するように構成したので、ク
ランプ時にクランプアームをアンクランプ角度位
置からクランプ角度位置へ軸方向移動を伴わずに
旋回させ、クランプ角度位置で軸方向に移動して
ワークをクランプし、アンクランプ時には先ずク
ランプ角度位置で旋回せずに軸方向へ移動してワ
ークから離れ、次いで軸方向移動を伴わずにクラ
ンプ角度位置からアンクランプ角度位置へ旋回さ
せることができ、従来のように軸方向移動をしな
がらクランプアームを旋回させる形式のものに比
べ、クランプアームの軸方向移動をワーククラン
プに必要な最小のストロークにすることができ、
ワークの形状により、あるいは治具形状が複雑と
なつてクランプアームの突出方向に充分な余裕空
間のない場合にも使用することができ、治具設計
が容易になるといつた利点がある。

そして本発明では上記効果に加えて、従来の技
術のように旋回、軸方向移動作用に関連する機構
内に、アンクランプ方向へピストンロツド等を付
勢するばねを用いていないため、クランプ時には
ピストンにかかる圧油によるシリンダ推力がその
ままクランプ力として利用でき、クランプ力に損
失がなく常に一定のクランプ力が得られ、確実な
クランプが可能である。しかも、ピストンロツド
がアンクランプ角度位置からクランプ角度位置ま
で回転する時には、係合部と係止部の端面が当接
しているので、この回転中にはピストンロツドが
軸方向に脈動せず円滑に回転し得る。しかも、ピ
ストンロツドとシリンダ本体に係止部と係合部を
設けたためにその設定箇所を適宜設定することで
ピストンロツドの突出方向にもクランプさせるこ
とができる。

更にこのような利点を備えているものであつて
も、クランプアームのアンクランプからクランプ
への旋回途中にクランプアームが物体に当つた旋
回不良の状態では、ピストンロツドはクランプ方
向に移動できずワークに対するクランプ不良を防
止でき、また、クランプからアンクランプへ向う
途中にピストンロツドの上部に物体が当つてもそ
の位置では回転せず誤作動を防止し得るという利
点がある等、多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来装置の断面図、第１図ｂは第１
図ａのカム溝と旋回ピンの関係図、第２図は本発
明装置のクランプ状態を示す断面図、第３図は第
２図の場合の案内溝−ピン関係図、第４図は第２
図の正面図、第５図は第２図のＸ−Ｘ断面図、第
６図は第２図のＹ−Ｙ断面図、第７図は第２図の
Ｚ−Ｚ断面図、第８図はピストンロツド前進端で
クランプ角度位置を示す断面図、第９図はピスト
ンロツドのアンクランプ角度位置を示す断面図、
第１０図は第９図における案内溝−ピン関係図、
第１１図は第９図のＷ−Ｗ断面図、第１２図は第
２実施例の断面図、第１３図は第１２図の案内溝
−ピン関係図、第１４図は第３実施例の断面図、
第１５図は第１４図における案内溝−ピン関係
図、第１６図は更に他の実施例である。 ４……シリンダ本体、５，９……ピン、６……
係合部、７……中空ピストン、８，２０……案内
溝、１２……ピストンロツド、１３……クランプ
アーム、１５……フランジ、１８……係止部材、
１９……係止部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランプアームを一体に備えたピストンロツ
   ドをアンクランプ角度位置からクランプ角度位置
   へ回転させてから軸方向へ摺動させてワークをク
   ランプをするクランプシリンダにおいて、シリン
   ダ本体とピストンロツドの間に中空ピストンを摺
   動自在に嵌装し、ピストンロツドに刻設した案内
   溝に中空ピストンに植設したピンを係合し、中空
   ピストンに刻設した案内溝にシリンダ本体に植設
   したピンを係合し、ピストンロツドに回転規制用
   の係止部を設け、その係止部に係合する係合部を
   シリンダ本体に設け、アンクランプ角度位置から
   クランプ角度位置へ回転させるときには前記係止
   部と係合部の端面が当接してピストンロツドの軸
   方向の移動を規制し、ピストンロツドがクランプ
   角度位置にあるときにピストンロツドの係止部と
   シリンダ本体の係合部が係合して軸方向へ摺動す
   るように構成したことを特徴とするクランプシリ
   ンダ。 ２ ピストンロツドに、アンクランプ角度位置か
   らクランプ角度位置に回転させる、軸線に対して
   斜めの案内溝を刻設し、中空ピストンに中空ピス
   トンの回転を阻止する軸方向の案内溝を刻設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のク
   ランプシリンダ。 ３ 中空ピストンに、アンクランプ角度位置から
   クランプ角度位置に回転させる、軸線に対して斜
   めの案内溝を刻設し、ピストンロツドにピストン
   ロツドの回転を阻止する軸方向の案内溝を刻設し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   クランプシリンダ。 ４ ピストンロツドの下端に、係止部を設けた係
   止部材を固着し、ヘツドカバーの内側端部に係合
   部を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のクランプシリンダ。 ５ ピストンロツドのフランジの外周を切り欠い
   て係止部を形成し、ロツドカバーの内側端部に係
   合部を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のクランプシリンダ。 ６ ピストンロツドに、係止部と係止部端面に対
   応するＬ状のガイド溝を刻設し、ロツドカバーま
   たはヘツドカバーに前記ガイド溝に係合する案内
   ピンを突設して係合部としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のクランプシリンダ。