JPWO2007145142A1 - 旋回式クランプ - Google Patents
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Abstract
筒状のハウジング(２)に挿入したピストン(１９)をクランプロッド(５)に連結する。そのピストン(１９)の上側にロック室(２０)を設け、上記クランプロッド(５)が挿入されるロッド孔(１８)の周壁に環状の弁室(４１)を形成する。上記クランプロッド(５)の旋回上昇の終期には、そのクランプロッド(５)の下部に外嵌されたシャトル部材(４２)が、上記の弁室(４１)に嵌合し始めたときに作用する圧油の差圧力によって上昇して上記の弁室(４１)に嵌合する。次いで、上記ロック室(２０)から排出される圧油の流量を、シャトル部材(４２)とクランプロッド(５)との間の絞り隙間によって制御する。また、そのクランプロッド(５)の旋回下降の初期には、上記ロック室(２０)へ供給される圧油の流量を弁室(４１)とシャトル部材(４２)との間の絞り隙間によって制御する。
Description
この発明は、クランプロッドを旋回させてワークを押圧する形式のクランプに関し、より詳しくいえば、筒状のハウジングに上記クランプロッドを軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能に支持し、そのクランプロッドの上部にアームを取り付け可能に構成した形式のクランプに関する。
この種の旋回式クランプには、従来では、特許文献１(日本国・特開２００５−３２９５２５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。
ハウジング内にシリンダ孔とロッド孔とを先端方向へ順に設け、上記シリンダ孔に挿入したピストンをクランプロッドに連結する。上記ロッド孔の周壁に絞り用の嵌合孔を同心状に設ける。旋回式クランプのリリース旋回移動の終期に上記の嵌合孔に環状の絞り隙間をあけて嵌入される嵌合部を、上記クランプロッドの基端部に設ける。そして、上記リリース旋回移動の終期には、前記ロック室の圧力流体を、上記の環状の絞り隙間を経由して給排口へ排出する。
特開２００５−３２９５２５号公報
ハウジング内にシリンダ孔とロッド孔とを先端方向へ順に設け、上記シリンダ孔に挿入したピストンをクランプロッドに連結する。上記ロッド孔の周壁に絞り用の嵌合孔を同心状に設ける。旋回式クランプのリリース旋回移動の終期に上記の嵌合孔に環状の絞り隙間をあけて嵌入される嵌合部を、上記クランプロッドの基端部に設ける。そして、上記リリース旋回移動の終期には、前記ロック室の圧力流体を、上記の環状の絞り隙間を経由して給排口へ排出する。
上記の従来技術は、リリース作動時において、その作動開始時からリリース旋回移動の終期の直前までは、前記ロック室の圧力流体が前記の環状流路を通って前記の給排口へ速やかに排出されるので、上記クランプロッドが高速で移動する。これに対して、リリース旋回移動の終期になって前記の嵌合部が旋回しながら前記の嵌合孔に嵌入し始めると、上記ロック室の圧力流体が前記の環状の絞り隙間を通って給排口へ排出され始める。このため、その絞り隙間を通過する圧力流体に付与される流動抵抗によって上記ロック室内に所定の背圧力が保持され、上記クランプロッドの移動速度が急速に減速される。このため、上記クランプロッド(及びアーム)が緩やかに停止する。
上述したように、リリース作動時の初期からリリース旋回移動の終期の直前までは、クランプロッドを高速で移動させ、リリース旋回移動の終期にクランプロッドを減速するので、リリース作動時間を短縮できる。しかも、上記リリース旋回移動の終期にクランプロッドを減速することにより、上記クランプロッド(及びアーム)を緩やかに停止できるので、ガイド溝や係合ボール等の旋回機構が損傷するのを防止して旋回精度を良好な状態に維持できる。
上述したように、リリース作動時の初期からリリース旋回移動の終期の直前までは、クランプロッドを高速で移動させ、リリース旋回移動の終期にクランプロッドを減速するので、リリース作動時間を短縮できる。しかも、上記リリース旋回移動の終期にクランプロッドを減速することにより、上記クランプロッド(及びアーム)を緩やかに停止できるので、ガイド溝や係合ボール等の旋回機構が損傷するのを防止して旋回精度を良好な状態に維持できる。
以上に示すように、上記の従来技術は、リリース作動時間の短縮と旋回精度の維持とを両立できる点で優れる。しかし、前記ロッド孔の周壁に設けた絞り用の嵌合孔と上記クランプロッドに設けた嵌合部を精度良く嵌合させるには、クランプロッドの軸心とハウジングのロッド孔の軸心との心ズレを設定範囲内におさめる必要がある。このため、旋回式クランプは、構成部品の寸法公差を厳しく管理する必要があるので、部品の製作コストが高くなり、その点で改善の余地が残されていた。
本発明の目的は、上記の弊害を改善することにある。
本発明の目的は、上記の弊害を改善することにある。
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、例えば、図１Ａから図４、若しくは図５、又は図６に示すように、旋回式クランプを次のように構成した。
筒状のハウジング(２)にクランプロッド(５)を軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能に支持する。そのクランプロッド(５)の先端部にクランピング用のアーム(６)を取り付け可能に構成する。上記ハウジング(２)にシリンダ孔(１７)とロッド孔(１８)とを先端方向へ順に設ける。上記シリンダ孔(１７)に挿入したピストン(１９)を上記クランプロッド(５)に連結する。そのピストン(１９)の先端側に、圧力流体が供給および排出されるロック室(２０)を設ける。上記ロック室(２０)と圧力流体の給排口(２４)との間で上記ロッド孔(１８)の周壁に、環状の弁室(４１)を上記ロック室(２０)に対面するように形成する。上記クランプロッド(５)の絞り外周面(５ａ)に環状のシャトル部材(４２)の内周面を内絞り隙間(４４)をあけて軸心方向へ移動自在に外嵌する。上記シャトル部材(４２)の外周面を上記の弁室(４１)の内周面に軸心方向へ嵌合可能に構成すると共にその嵌合領域に沿って外絞り隙間(４５)を設ける。上記ロック室(２０)の圧力流体を上記の弁室(４１)を介して上記の給排口(２４)へ排出させるリリース作動時には、上記クランプロッド(５)を、上記の先端方向へ直進移動させた後で旋回機構を介してリリース旋回させながら上記の先端方向へ移動させるように構成する。上記リリース旋回移動の終期には、上記シャトル部材(４２)が上記の弁室(４１)の内周面に嵌合し始めたときに作用する圧力流体の差圧力によって上記シャトル部材(４２)を先端方向へ移動させて上記の弁室(４１)に嵌合させると共に、上記ロック室(２０)から前記の給排口(２４)へ排出される圧力流体の流量を少なくとも前記の内絞り隙間(４４)によって制御可能に構成する。これに対して、上記の給排口(２４)の圧力流体を上記ロック室(２０)へ供給するロック作動時におけるロック旋回移動の初期には、その供給される圧力流体の流量を少なくとも前記の外絞り隙間(４５)によって制御可能に構成する。
筒状のハウジング(２)にクランプロッド(５)を軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能に支持する。そのクランプロッド(５)の先端部にクランピング用のアーム(６)を取り付け可能に構成する。上記ハウジング(２)にシリンダ孔(１７)とロッド孔(１８)とを先端方向へ順に設ける。上記シリンダ孔(１７)に挿入したピストン(１９)を上記クランプロッド(５)に連結する。そのピストン(１９)の先端側に、圧力流体が供給および排出されるロック室(２０)を設ける。上記ロック室(２０)と圧力流体の給排口(２４)との間で上記ロッド孔(１８)の周壁に、環状の弁室(４１)を上記ロック室(２０)に対面するように形成する。上記クランプロッド(５)の絞り外周面(５ａ)に環状のシャトル部材(４２)の内周面を内絞り隙間(４４)をあけて軸心方向へ移動自在に外嵌する。上記シャトル部材(４２)の外周面を上記の弁室(４１)の内周面に軸心方向へ嵌合可能に構成すると共にその嵌合領域に沿って外絞り隙間(４５)を設ける。上記ロック室(２０)の圧力流体を上記の弁室(４１)を介して上記の給排口(２４)へ排出させるリリース作動時には、上記クランプロッド(５)を、上記の先端方向へ直進移動させた後で旋回機構を介してリリース旋回させながら上記の先端方向へ移動させるように構成する。上記リリース旋回移動の終期には、上記シャトル部材(４２)が上記の弁室(４１)の内周面に嵌合し始めたときに作用する圧力流体の差圧力によって上記シャトル部材(４２)を先端方向へ移動させて上記の弁室(４１)に嵌合させると共に、上記ロック室(２０)から前記の給排口(２４)へ排出される圧力流体の流量を少なくとも前記の内絞り隙間(４４)によって制御可能に構成する。これに対して、上記の給排口(２４)の圧力流体を上記ロック室(２０)へ供給するロック作動時におけるロック旋回移動の初期には、その供給される圧力流体の流量を少なくとも前記の外絞り隙間(４５)によって制御可能に構成する。
本発明は、次の作用効果を奏する。
リリース作動時において、その作動開始時からリリース旋回移動の終期の直前までは、ロック室の圧力流体が前記の弁室を通って前記の給排口へ速やかに排出されるので、クランプロッドが高速で移動する。これに対して、リリース旋回移動の終期になってシャトル部材の外周面が上記の弁室の内周面に嵌入し始めると、上記シャトル部材は、その嵌入し始めたときに作用する圧力流体の差圧力によって先端方向へ移動し、上記の弁室に嵌合する。これにより、前記ロック室の圧力流体は、少なくとも前記の内絞り隙間によって流量制御されて給排口へ排出され始める。このため、その内絞り隙間を通過する圧力流体に付与される流動抵抗によってロック室内に所定の背圧力が保持され、上記クランプロッドの旋回上昇速度が減速され始める。
そして、上記クランプロッドが旋回移動していくにつれて、前記の内絞り隙間の軸心方向の長さが大きくなって上記の内絞り隙間による流動抵抗も大きくなる。このため、上記クランプロッドが緩やかに旋回移動しリリース状態に切り換わる。
リリース作動時において、その作動開始時からリリース旋回移動の終期の直前までは、ロック室の圧力流体が前記の弁室を通って前記の給排口へ速やかに排出されるので、クランプロッドが高速で移動する。これに対して、リリース旋回移動の終期になってシャトル部材の外周面が上記の弁室の内周面に嵌入し始めると、上記シャトル部材は、その嵌入し始めたときに作用する圧力流体の差圧力によって先端方向へ移動し、上記の弁室に嵌合する。これにより、前記ロック室の圧力流体は、少なくとも前記の内絞り隙間によって流量制御されて給排口へ排出され始める。このため、その内絞り隙間を通過する圧力流体に付与される流動抵抗によってロック室内に所定の背圧力が保持され、上記クランプロッドの旋回上昇速度が減速され始める。
そして、上記クランプロッドが旋回移動していくにつれて、前記の内絞り隙間の軸心方向の長さが大きくなって上記の内絞り隙間による流動抵抗も大きくなる。このため、上記クランプロッドが緩やかに旋回移動しリリース状態に切り換わる。
上述したように、リリース旋回移動の初期から終期の直前までは、クランプロッドを高速で移動させ、リリース旋回移動の終期に上記クランプロッドを減速するので、リリース作動時間を短縮できる。しかも、上記リリース旋回移動の終期にクランプロッドを減速することにより、上記クランプロッドを緩やかに停止できるので、旋回溝や係合ボール等からなる旋回機構が損傷するのを防止して旋回精度を良好な状態に維持できる。
従って、旋回式クランプは、圧力流体の供給量を多くしてリリース作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
しかも、クランプロッドとシャトル部材との間に形成した内絞り隙間によって上記の効果を達成できるので、クランプロッドの軸心と弁室の軸心との心ズレによって上記効果が低下するのを防止できる。このため、旋回式クランプは、構成部品の製作公差を必要以上に厳格に管理する必要がなくなり、製作コストを低減できる。
従って、旋回式クランプは、圧力流体の供給量を多くしてリリース作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
しかも、クランプロッドとシャトル部材との間に形成した内絞り隙間によって上記の効果を達成できるので、クランプロッドの軸心と弁室の軸心との心ズレによって上記効果が低下するのを防止できる。このため、旋回式クランプは、構成部品の製作公差を必要以上に厳格に管理する必要がなくなり、製作コストを低減できる。
また、上記の旋回式クランプのロック旋回移動の開始時には、給排口の圧力流体は、少なくとも前記の外絞り隙間によって流量制御されてロック室へ供給されるので、ピストン及びクランプロッドが比較的に緩やかに旋回移動され始める。そして、上記ピストン及びクランプロッドがさらに移動して、前記の弁室とシャトル部材との嵌合が解除された後は、給排口の圧力流体が上記の弁室を通ってロック室へ速やかに供給されるので、上記クランプロッドが高速で移動する。
上述したように、ロック作動の開始時には、外絞り隙間の作用によってクランプロッドを比較的に低速で旋回させ始めることが可能である。しかも、ピストンに作用する推力は、シャトル部材の外径面積からクランプロッドの外周面におけるシール部の外径面積を差し引いた環状面積に作用する圧力となるので、その推力も小さい。このため、旋回開始時に旋回機構に過大な負荷がかかるのを防止できる。従って、旋回式クランプは、圧力流体の供給量を多くしてロック作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
上述したように、ロック作動の開始時には、外絞り隙間の作用によってクランプロッドを比較的に低速で旋回させ始めることが可能である。しかも、ピストンに作用する推力は、シャトル部材の外径面積からクランプロッドの外周面におけるシール部の外径面積を差し引いた環状面積に作用する圧力となるので、その推力も小さい。このため、旋回開始時に旋回機構に過大な負荷がかかるのを防止できる。従って、旋回式クランプは、圧力流体の供給量を多くしてロック作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
例えば、図１Ａから図４、又は図５に示すように、前記ピストン(１９)の外径寸法(Ｄ１)と、前記クランプロッド(５)の前記の絞り外周面(５ａ)の外径寸法(Ｄ２)と、前記ハウジング(２)に支持されたクランプロッド(５)の摺動部分(１１)の外径寸法(Ｄ３)とを、順に小さい値に設定したものである。
この場合、旋回式クランプを上下逆の姿勢または斜め姿勢に配置したときに前記シャトル部材が重力の作用で弁室に常時嵌合している場合であっても、リリース開始時からリリース旋回移動の終期の直前までの期間で、シャトル部材の内周面とクランプロッドの摺動部分の外周面との間に比較的に大きな隙間を確保できるので、クランプロッドの高速移動が妨げられない。
例えば、図１Ａから図４、又は図５に示すように、前記ピストン(１９)の外径寸法(Ｄ１)と、前記クランプロッド(５)の前記の絞り外周面(５ａ)の外径寸法(Ｄ２)と、前記ハウジング(２)に支持されたクランプロッド(５)の摺動部分(１１)の外径寸法(Ｄ３)とを、順に小さい値に設定したものである。
この場合、旋回式クランプを上下逆の姿勢または斜め姿勢に配置したときに前記シャトル部材が重力の作用で弁室に常時嵌合している場合であっても、リリース開始時からリリース旋回移動の終期の直前までの期間で、シャトル部材の内周面とクランプロッドの摺動部分の外周面との間に比較的に大きな隙間を確保できるので、クランプロッドの高速移動が妨げられない。
また、本発明には、次の構成を加えることが好ましい。
例えば、図２Ｃと図３Ａ、若しくは図５、又は図６に示すように、前記シャトル部材(４２)に、前記の弁室(４１)の周囲壁に設けた弁座(４７)に軸心方向に対面する弁部(４８)を配置する。前記リリース旋回移動の終期には、前記の差圧力によって上記シャトル部材(４２)が先端方向へ移動されたときに、上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)に接当させて前記の外絞り隙間(４５)を閉じるように構成する。前記ロック旋回移動の初期には、前記シャトル部材(４２)に作用する圧力流体によって上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)から離間させるように構成したものである。
この場合、リリース旋回移動の終期に内絞り隙間だけによって圧力流体の流量を制御することが可能となる。
例えば、図２Ｃと図３Ａ、若しくは図５、又は図６に示すように、前記シャトル部材(４２)に、前記の弁室(４１)の周囲壁に設けた弁座(４７)に軸心方向に対面する弁部(４８)を配置する。前記リリース旋回移動の終期には、前記の差圧力によって上記シャトル部材(４２)が先端方向へ移動されたときに、上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)に接当させて前記の外絞り隙間(４５)を閉じるように構成する。前記ロック旋回移動の初期には、前記シャトル部材(４２)に作用する圧力流体によって上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)から離間させるように構成したものである。
この場合、リリース旋回移動の終期に内絞り隙間だけによって圧力流体の流量を制御することが可能となる。
また、本発明では、例えば、図２Ｃ、若しくは図５、又は図６に示すように、前記の内絞り隙間(４４)を前記の外絞り隙間(４５)よりも小さい値に設定することが好ましい。
この場合、内絞り隙間を小さくすることにより、リリース旋回移動の終期にクランプロッドを確実に減速できる。しかも、内絞り隙間を小さくすると共に外絞り隙間を大きくすることにより、クランプロッドの軸心と弁室の軸心との心ズレを吸収できるので、旋回式クランプは、構成部品の製作公差を厳格に管理する必要がなくなり、製作コストをさらに低減できる。
この場合、内絞り隙間を小さくすることにより、リリース旋回移動の終期にクランプロッドを確実に減速できる。しかも、内絞り隙間を小さくすると共に外絞り隙間を大きくすることにより、クランプロッドの軸心と弁室の軸心との心ズレを吸収できるので、旋回式クランプは、構成部品の製作公差を厳格に管理する必要がなくなり、製作コストをさらに低減できる。
また、本発明では、例えば、図２Ｃ又は図６に示すように、前記の弁室(４１)の先端壁に前記の弁座(４７)を設けると共に前記シャトル部材(４２)の先端部に前記の弁部(４８)を設ける場合と、例えば、図５に示すように、前記の弁室(４１)の基端部の周壁に前記の弁座(４７)を設けると共に前記シャトル部材(４２)の基端部に前記の弁部(４８)を設ける場合とが考えられる。
後者の場合は、圧力流体の前記の給排口を弁室に開口させることが可能となるので、その弁室と給排口との間に弁座用の壁を設ける必要がある前者と比べて旋回式クランプの背丈を小さくできる。
後者の場合は、圧力流体の前記の給排口を弁室に開口させることが可能となるので、その弁室と給排口との間に弁座用の壁を設ける必要がある前者と比べて旋回式クランプの背丈を小さくできる。
さらに、本発明では、例えば、図２Ｃ、若しくは図５、又は図６に示すように、前記シャトル部材(４２)の基端部に、前記ピストン(１９)の先端面に設けた弁座(４９)に軸心方向に対面する別の弁部(５０)を配置することが好ましい。
この場合、ロック旋回移動の初期に、内絞り隙間を閉じて、外絞り隙間だけによって圧力流体の流量を制御することが可能となる。
この場合、ロック旋回移動の初期に、内絞り隙間を閉じて、外絞り隙間だけによって圧力流体の流量を制御することが可能となる。
２：ハウジング，５：クランプロッド，５ａ：絞り外周面，６：アーム，１１：クランプロッド５の摺動部分，１７：シリンダ孔，１８：ロッド孔，１９：ピストン，２０：ロック室，２４：圧力流体(圧油)の給排口，４１：弁室，４２：シャトル部材，４４：内絞り隙間，４５：外絞り隙間，４７：弁座，４８：弁部，４９：弁座，５０：別の弁部，Ｄ１：ピストン１９の外径寸法，Ｄ２：絞り外周面５ａの外径寸法，Ｄ３：摺動部分１１の外径寸法．
図１Ａから図４は、本発明の第１実施形態を示している。まず、図１Ａから図２Ｃによって旋回式クランプの構造を説明する。
ワークパレットＰに、クランプ１の筒状ハウジング２のフランジ２ａが複数のボルト３によって固定される。そのハウジング２の筒孔４にクランプロッド５が挿入される。そのクランプロッド５の上端部(先端部)に、半径方向の外方へ突出するクランピング用のアーム６が、回り止めピン７及びナット８によって所定の旋回位置に固定される。上記アーム６の突出部に固定した押ボルト９がワークＷを上記ワークパレットＰの上面に押圧するようになっている。
上記ハウジング２の上端壁２ｂに形成した貫通孔１０に、上記クランプロッド５の上摺動部分１１が上下移動自在で保密状に支持される。また、上記ハウジング２の下端壁２ｃの一部を構成する支持筒１３に、上記クランプロッド５の下摺動部分１２が上下移動自在に支持される。
上記ハウジング２の上端壁２ｂに形成した貫通孔１０に、上記クランプロッド５の上摺動部分１１が上下移動自在で保密状に支持される。また、上記ハウジング２の下端壁２ｃの一部を構成する支持筒１３に、上記クランプロッド５の下摺動部分１２が上下移動自在に支持される。
上記クランプロッド５を駆動する手段は、ここでは、以下に示すように、油圧複動式に構成されている。
上記のハウジング２の前記の筒孔４は、ほぼ同心上で上向きに順に形成したシリンダ孔１７とロッド孔１８とを備える。上記シリンダ孔１７に保密状に挿入したピストン１９が上記クランプロッド５と一体に形成される。上記ピストン１９の上側にロック室２０が設けられ、同上ピストン１９の下側にリリース室２１が設けられる。
前記ロッド孔１８の周壁と上記クランプロッド５の前記の上摺動部分１１の外周面との間に環状流路２３が形成される。その環状路２３の上部にロック給排口２４が連通される。
また、前記リリース室２１は、前記ハウジング２の胴壁２ｄに形成した縦孔２６を介してリリース給排口２７へ連通される。即ち、そのリリース給排口２７から上記リリース室２１へ供給した圧油と前記ピストン１９とによってリリース駆動手段Ｒを構成してある。
上記のハウジング２の前記の筒孔４は、ほぼ同心上で上向きに順に形成したシリンダ孔１７とロッド孔１８とを備える。上記シリンダ孔１７に保密状に挿入したピストン１９が上記クランプロッド５と一体に形成される。上記ピストン１９の上側にロック室２０が設けられ、同上ピストン１９の下側にリリース室２１が設けられる。
前記ロッド孔１８の周壁と上記クランプロッド５の前記の上摺動部分１１の外周面との間に環状流路２３が形成される。その環状路２３の上部にロック給排口２４が連通される。
また、前記リリース室２１は、前記ハウジング２の胴壁２ｄに形成した縦孔２６を介してリリース給排口２７へ連通される。即ち、そのリリース給排口２７から上記リリース室２１へ供給した圧油と前記ピストン１９とによってリリース駆動手段Ｒを構成してある。
上記クランプロッド５の前記の下摺動部分１２と前記の支持筒１３の上部とにわたって旋回機構が設けられる。その旋回機構は次のように構成されている。
上記の下摺動部分１２の外周面に複数のガイド溝３１が周方向へ等間隔に設けられる。上記の各ガイド溝３１は、螺旋状の旋回溝３２と上下方向へ延びる直進溝３３とを上向きに連ねて構成される。上記の各ガイド溝３１に係合ボール３４が嵌入される。各係合ボール３４が、前記の支持筒１３の上部に設けた横孔３５に回転自在に支持される。これら複数の係合ボール３４にわたってスリーブ３６が軸心回りに回転自在に外嵌されている。
なお、上記の支持筒１３の外周壁が、上下方向へ延びる位置決めピン３８を介して、前記ハウジング２の前記の胴壁２ｄに回り止めされている。上記の支持筒１３はリング部材３９によって上記の胴壁２ｄに固定されている。
上記の下摺動部分１２の外周面に複数のガイド溝３１が周方向へ等間隔に設けられる。上記の各ガイド溝３１は、螺旋状の旋回溝３２と上下方向へ延びる直進溝３３とを上向きに連ねて構成される。上記の各ガイド溝３１に係合ボール３４が嵌入される。各係合ボール３４が、前記の支持筒１３の上部に設けた横孔３５に回転自在に支持される。これら複数の係合ボール３４にわたってスリーブ３６が軸心回りに回転自在に外嵌されている。
なお、上記の支持筒１３の外周壁が、上下方向へ延びる位置決めピン３８を介して、前記ハウジング２の前記の胴壁２ｄに回り止めされている。上記の支持筒１３はリング部材３９によって上記の胴壁２ｄに固定されている。
さらに、上記クランプロッド５の旋回移動を減速させる手段が設けられる。
即ち、上記ロック室２０とロック給排口２４との間で前記の環状流路２３の下部を拡径するように上記ロッド孔１８の周壁に環状の弁室４１が形成され、その弁室４１の下面が上記ロック室２０に対面される。
主として図２Ｃに示すように、上記クランプロッド５の下部の絞り外周面５ａに環状のシャトル部材４２の内周面が内絞り隙間４４をあけて上下方向 (軸心方向)へ移動自在に外嵌される。なお、前記ピストン１９の外径寸法Ｄ１と、上記クランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２と、前記の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが、順に小さい値に設定されている(図２Ａを参照)。また、上記シャトル部材４２の外周面が上記の弁室４１の内周面に軸心方向へ嵌合可能に構成されると共にその嵌合領域に沿って外絞り隙間４５が設けられる。この実施形態では、上記の内絞り隙間４４を外絞り隙間４５よりも小さい値に設定してある。
即ち、上記ロック室２０とロック給排口２４との間で前記の環状流路２３の下部を拡径するように上記ロッド孔１８の周壁に環状の弁室４１が形成され、その弁室４１の下面が上記ロック室２０に対面される。
主として図２Ｃに示すように、上記クランプロッド５の下部の絞り外周面５ａに環状のシャトル部材４２の内周面が内絞り隙間４４をあけて上下方向 (軸心方向)へ移動自在に外嵌される。なお、前記ピストン１９の外径寸法Ｄ１と、上記クランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２と、前記の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが、順に小さい値に設定されている(図２Ａを参照)。また、上記シャトル部材４２の外周面が上記の弁室４１の内周面に軸心方向へ嵌合可能に構成されると共にその嵌合領域に沿って外絞り隙間４５が設けられる。この実施形態では、上記の内絞り隙間４４を外絞り隙間４５よりも小さい値に設定してある。
上記シャトル部材４２の上端部(先端部)には、前記の弁室４１の上端壁(先端壁)に設けた弁座４７に上下方向に対面する弁部４８が配置される。さらに、同上シャトル部材４２の下端部(基端部)には、前記ピストン１９の上端面に設けた弁座４９に軸心方向に対面する別の弁部５０が配置される。
上記構成の旋回式クランプ１の作動について、上記の図１Ａから図２Ｃと図３Ａ及び図３Ｂによって説明する。図３Ａは、上記の旋回式クランプのロック移動の開始状態を示している。図３Ｂは、上記ロック移動の初期状態を示している。
図１Ａ及び図１Ｂのロック状態では、前記リリース室２１から圧油を排出すると共に前記ロック室２０へ圧油を供給しており、これにより、前記クランプロッド５はロック旋回位置Ｘへ下降し、前記アーム６が前記ワークＷを前記ワークパレットＰに押圧している。なお、この第１実施形態では、図１Ｂに示すように、前記クランプロッド５及びアーム６は、ロック旋回位置Ｘから減速開始位置(図示せず)を経てリリース旋回位置Ｚまでの全旋回角度θを約９０度に設定してある。
上記ロック状態のクランプをリリース状態へ切換えるときには、前記ロック給排口２４を油タンク(図示せず)へ連通させると共に、油圧源(図示せず)の圧油を前記リリース給排口２７と前記の縦孔２６とを介して上記リリース室２１へ供給する。
すると、前記ロック室２０の圧油が前記の環状流路２３の弁室４１を通って前記ロック給排口２４へ速やかに排出される。これにより、まず、前記ピストン１９が前記クランプロッド５(及びアーム６)を前記の直進溝３３に沿って真っすぐに高速上昇させ、引き続いて、上記クランプロッド５が、前記の旋回溝３２に沿って平面視で反時計回りの方向へ高速で旋回しながら上昇していく。
すると、前記ロック室２０の圧油が前記の環状流路２３の弁室４１を通って前記ロック給排口２４へ速やかに排出される。これにより、まず、前記ピストン１９が前記クランプロッド５(及びアーム６)を前記の直進溝３３に沿って真っすぐに高速上昇させ、引き続いて、上記クランプロッド５が、前記の旋回溝３２に沿って平面視で反時計回りの方向へ高速で旋回しながら上昇していく。
そして、上記クランプロッド５(及びアーム６)が高速旋回角度(ここでは約７０度)の領域を旋回したときに、図２Ａに示すように、前記シャトル部材４２の外周面が前記の弁室４１の内周面に嵌入し始める。すると、上記シャトル部材４２は、上下に作用する圧油の差圧力によって、図２Ｂに示すように上昇して、上記の弁室４１に嵌合されると共に前記の弁部４８を前記の弁座４７に接当させる。このため、前記の外絞り隙間４５が閉じられ、前記ロック室２０の圧油は、上記シャトル部材４２の内方の比較的に大きな隙間５４を経由してロック給排口２４へ排出され始める。
そのクランプロッド５の旋回上昇の初期には、上記シャトル部材４２の内周下部の内テーパ面５２にクランプロッド５の外周下部の外テーパ面５３が対面しているので、減速を緩やかに行える。そして、図２Ｂの状態から図２Ｃのリリース終了状態へ至るまでには、上記クランプロッド５が旋回上昇していくにつれて、前記の内絞り隙間４４の上下方向の長さが大きくなって上記の内絞り隙間４４による流動抵抗も大きくなる。このため、上記クランプロッド５(及びアーム６)は、減速旋回角度(ここでは約２０度)の領域を緩やかに旋回上昇していき、リリース旋回位置Ｚ(図１Ｂ参照)に切り換わる。
なお、図２Ｃのリリース終了状態では、シャトル部材４２の下部に設けた前記の別の弁部５０とピストン１９の弁座４９との間には接当隙間が形成されている。
なお、図２Ｃのリリース終了状態では、シャトル部材４２の下部に設けた前記の別の弁部５０とピストン１９の弁座４９との間には接当隙間が形成されている。
上述したように、上記リリース旋回移動の終期には上記クランプロッド５(及びアーム６)の速度が減速されて前記ピストン１９が前記ハウジング２の上端壁２ｂに緩やかに接当する。このため、前記の旋回溝３２・係合ボール３４・回り止めピン７・位置決めピン３８などに作用する衝撃力が小さくなる。
その結果、上記の旋回溝３２や係合ボール３４等の旋回機構の塑性変形や損傷を防止して旋回角度を良好な状態に維持でき、クランプ１の寿命も長くなる。さらには、衝撃が小さくなるので、騒音や振動も小さくなり、上記クランプロッド５にアーム６を固定する前記ナット８のネジ嵌合が緩むのを防止できるうえ、前記ワークパレットＰやワークＷにも悪影響を及ぼさない。従って、旋回式クランプは、圧油の供給量を多くしてリリース作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
その結果、上記の旋回溝３２や係合ボール３４等の旋回機構の塑性変形や損傷を防止して旋回角度を良好な状態に維持でき、クランプ１の寿命も長くなる。さらには、衝撃が小さくなるので、騒音や振動も小さくなり、上記クランプロッド５にアーム６を固定する前記ナット８のネジ嵌合が緩むのを防止できるうえ、前記ワークパレットＰやワークＷにも悪影響を及ぼさない。従って、旋回式クランプは、圧油の供給量を多くしてリリース作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
上記の図２Ｃに示すリリース状態のクランプ１をロック状態へ切換えるときには、前記リリース室２１の圧油をリリース給排口２７から排出すると共に前記ロック給排口２４へ圧油を供給すればよい。すると、ロック給排口２４の圧油が前記シャトル部材４２の上面に作用し、図３Ａに示すように、シャトル部材４２が下降し、前記の弁座４７から前記の弁部４８が離間して外絞り隙間４５を開く共に前記の別の弁部５０がピストン１９の弁座４９に接当して前記の内絞り隙間４４を閉じる。すると、ロック給排口２４の圧油は、上記の外絞り隙間４５を通ってロック室２０へ供給されるので、ピストン１９を比較的に緩やかに下降させていく。これにより、上記クランプロッド５は、まず、前記の旋回溝３２に沿って平面視で時計回りの方向へ比較的に緩やかに旋回しながら下降し、その後、前記の直進溝３３に沿って真っすぐに下降して上記ロック状態へ切り換わる(図１Ａ及び図１Ｂを参照)。
上記ロック作動の開始時には、外絞り隙間４５の作用によってクランプロッド５(及びアーム６)を比較的に低速で旋回させ始めることができる。しかも、図３Ａの状態では、ピストン１９に作用する下降推力は、シャトル部材４２の外径面積から上摺動部分１１の外周面におけるシール部の外径面積を差し引いた環状面積に作用する油圧力となるので、その推力も小さい。このため、旋回開始時に旋回機構に過大な負荷がかかるのを防止できる。従って、旋回式クランプは、圧油の供給量を多くしてロック作動が完了するのに必要な時間を短縮することと寿命を長くすることとを両立できた。
上記の実施形態は、さらに次の長所を奏する。
リリース作動時の絞りを、主として内絞り隙間４４で制御すると共に、ロック作動時の絞りを、主として外絞り隙間４５で制御するので、旋回クランプのリリース作動とロック作動とで異なる制御を実施可能になった。
前記の内絞り隙間４４は、軸心精度を確保しやすいクランプロッド５とシャトル部材４２との間に形成されるので、寸法誤差による影響を受けにくい。また、外絞り隙間４５は、上記の内絞り隙間４４よりも大きな値に設定可能なので、軸心精度を確保しにくい前記ハウジング２の貫通孔１０や前記の支持筒１３の孔１３ａの寸法誤差による影響を受けにくい。このため、ハウジング２を所定の寸法公差で能率良く製作できる。
リリース作動時の絞りを、主として内絞り隙間４４で制御すると共に、ロック作動時の絞りを、主として外絞り隙間４５で制御するので、旋回クランプのリリース作動とロック作動とで異なる制御を実施可能になった。
前記の内絞り隙間４４は、軸心精度を確保しやすいクランプロッド５とシャトル部材４２との間に形成されるので、寸法誤差による影響を受けにくい。また、外絞り隙間４５は、上記の内絞り隙間４４よりも大きな値に設定可能なので、軸心精度を確保しにくい前記ハウジング２の貫通孔１０や前記の支持筒１３の孔１３ａの寸法誤差による影響を受けにくい。このため、ハウジング２を所定の寸法公差で能率良く製作できる。
しかも、旋回式クランプの組み立て時において、上記クランプロッド５とシャトル部材４２との２つの部品をサブアセンブリーした状態で絞り効果を予めテストできるので、最終組み立て後に絞り効果をテストする場合と比べて手間がかからない。即ち、旋回式クランプの最終組み立て後に絞り効果をテストせざるを得ない構造の場合には、不合格になったときに、そのクランプを分解して該当部品を交換した後に再テストする必要があり、このような試行錯誤のテストには極めて手間がかかるのである。
図４は、上記の旋回式クランプを上下逆に配置した場合のリリース開始状態を示し、前記の図２Ｂに類似する図である。
この図４に示されたリリース開始時には、シャトル部材４２は、重力によってピストン１９に先行して下降して弁室４１に嵌合している。そして、前述したように、ピストン１９の外径寸法Ｄ１とクランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２とクランプロッド５の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが順に小さい値に設定されているので、リリース作動の初期から終期まではシャトル部材４２の内周面と上摺動部分１１の外周面との間の大きな隙間５４を圧油が速やかに排出され、ピストン１９及びクランプロッド５が急速に下降する。そして、そのクランプロッド５の絞り外周面５ａがシャトル部材４２の内周面に嵌合し始めた後は、前記の図２Ｂから図２Ｃへ至るまでの作動と同様に、内絞り隙間４４が絞り作用を行うのである。
従って、本発明は、上下逆の姿勢や斜め姿勢に配置しても前述した各種の長所を奏する。
この図４に示されたリリース開始時には、シャトル部材４２は、重力によってピストン１９に先行して下降して弁室４１に嵌合している。そして、前述したように、ピストン１９の外径寸法Ｄ１とクランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２とクランプロッド５の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが順に小さい値に設定されているので、リリース作動の初期から終期まではシャトル部材４２の内周面と上摺動部分１１の外周面との間の大きな隙間５４を圧油が速やかに排出され、ピストン１９及びクランプロッド５が急速に下降する。そして、そのクランプロッド５の絞り外周面５ａがシャトル部材４２の内周面に嵌合し始めた後は、前記の図２Ｂから図２Ｃへ至るまでの作動と同様に、内絞り隙間４４が絞り作用を行うのである。
従って、本発明は、上下逆の姿勢や斜め姿勢に配置しても前述した各種の長所を奏する。
図５は、上記第１実施形態の変形例を示し、前記の図２Ａに類似する図である。この変形例(及び後述の第２実施形態)においては、上記の第１実施形態の構成部材と類似する部材には原則として同一の符号を付けて説明する。
この図５の変形例は、上記の第１実施形態とは次の点で異なる。
前記の環状流路２３のほぼ全体に前記の弁室４１が形成され、その弁室４１の上半部の小径孔５６に前記ロック給排口２４が開口されている。上記の小径孔５６に、上記シャトル部材４２の上半部が嵌合可能になっている。そのシャトル部材４２の上半部の外周面と小径孔５６の内周面との間に前記の外絞り隙間(図示せず)が形成可能になっている。
前記の環状流路２３のほぼ全体に前記の弁室４１が形成され、その弁室４１の上半部の小径孔５６に前記ロック給排口２４が開口されている。上記の小径孔５６に、上記シャトル部材４２の上半部が嵌合可能になっている。そのシャトル部材４２の上半部の外周面と小径孔５６の内周面との間に前記の外絞り隙間(図示せず)が形成可能になっている。
弁室４１の下部の大径孔５７にシャトル部材４２のフランジ部５８が挿入可能になっている。その大径孔５７の頂壁(弁室４１の基端部の周壁)に前記の弁座４７が形成され、フランジ部５８の上面に前記の弁部４８が形成される。
弁室４１の下端部(基端部)の周壁に弁座４７を設け、シャトル部材４２の下端部(基端部)に弁部４８を設けたので、その弁室４１の上部にロック給排口２４を開口させることが可能になった。このため、環状流路２３の軸心方向の長さが短くなり、旋回クランプの背丈を低くできる。
弁室４１の下端部(基端部)の周壁に弁座４７を設け、シャトル部材４２の下端部(基端部)に弁部４８を設けたので、その弁室４１の上部にロック給排口２４を開口させることが可能になった。このため、環状流路２３の軸心方向の長さが短くなり、旋回クランプの背丈を低くできる。
なお、前記の第１実施形態と同様に、上記シャトル部材４２の下端部(基端部)には、前記ピストン１９の上端面に設けた弁座４９に軸心方向に対面する別の弁部５０が配置される。
また、前記の第１実施形態と同様に、前記ピストン１９の外径寸法Ｄ１と、クランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２と、クランプロッド５の前記の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが、順に小さい値に設定されている。
上記の変形例は、前記の第１実施形態と同様に作動する。
また、前記の第１実施形態と同様に、前記ピストン１９の外径寸法Ｄ１と、クランプロッド５の絞り外周面５ａの外径寸法Ｄ２と、クランプロッド５の前記の上摺動部分１１の外径寸法Ｄ３とが、順に小さい値に設定されている。
上記の変形例は、前記の第１実施形態と同様に作動する。
図６は、本発明の第２実施形態の旋回クランプのリリース状態を示している。
この第２実施形態は、上記の第１実施形態とは次の点で異なる。
旋回式クランプ１は、油圧ロックでバネリリース式に構成されている。即ち、前記ピストン１９から前記クランプロッド５が上向きに突出される。そのクランプロッド５は、前記の第１実施形態と同様に、上記ピストン１９の上側に形成したロック室２０の圧油によって下降駆動されるが、そのピストン１９の下側のリリース室２１に装着した復帰バネ６０によって上昇駆動される。その復帰バネ６０がリリース駆動手段Ｒを構成している。
この第２実施形態は、上記の第１実施形態とは次の点で異なる。
旋回式クランプ１は、油圧ロックでバネリリース式に構成されている。即ち、前記ピストン１９から前記クランプロッド５が上向きに突出される。そのクランプロッド５は、前記の第１実施形態と同様に、上記ピストン１９の上側に形成したロック室２０の圧油によって下降駆動されるが、そのピストン１９の下側のリリース室２１に装着した復帰バネ６０によって上昇駆動される。その復帰バネ６０がリリース駆動手段Ｒを構成している。
また、前記ロッド孔１８は、前記の図１Ａの第１実施形態と比べて、上下方向へ長く形成される。そして、上記クランプロッド５の下部に前記の複数のガイド溝３１が形成される。各ガイド溝３１に嵌入した前記の係合ボール３４は、前記ハウジング２の前記の胴壁２ｄに支持されている。なお、上記ガイド溝３１の旋回溝３２の螺進方向は、前記の第１実施形態とは逆向きに形成してある。前記ロック用給排口２４は、前記のロッド孔１８の上端部に開口されている。
上記ロッド孔１８の下部に前記の弁室４１が形成される。上記クランプロッド５の下部の絞り外周面５ａと前記シャトル部材４２の内周面との間に前記の内絞り隙間４４が形成されている。また、上記シャトル部材４２の外周面と弁室４１の内周面との間に外絞り隙間４５が形成されている。
上記シャトル部材４２は止め輪６１によって上方移動が規制されている。なお、内絞り隙間４４を通る油は、上記の止め輪６１のスリット又は装着隙間を通って流れるようになっている。弁座４７・４９と弁部４８・５０は前記の第１実施形態と同様に配置されている。
なお、上記の第２実施形態のクランプ１は、前記の第１実施形態と同様に作動する。
上記の止め輪６１等の移動規制部材は、第１実施形態や変形例に設けてもよい。
上記シャトル部材４２は止め輪６１によって上方移動が規制されている。なお、内絞り隙間４４を通る油は、上記の止め輪６１のスリット又は装着隙間を通って流れるようになっている。弁座４７・４９と弁部４８・５０は前記の第１実施形態と同様に配置されている。
なお、上記の第２実施形態のクランプ１は、前記の第１実施形態と同様に作動する。
上記の止め輪６１等の移動規制部材は、第１実施形態や変形例に設けてもよい。
上記の各実施形態や各変形例は次のように変更可能である。
前記した旋回角度θは、例示の値に限定されるものではなく、種々の所望の値に設定可能である。
前記の第１実施形態(図１Ａから図４)の構造を、第２実施形態(図６)の構造と同様に、油圧ロックでバネリリース式に構成してもよい。また、第２実施形態(図６)の構造を、前記の第１実施形態(図１Ａから図４)の構造と同様に、油圧ロックかつ油圧リリース式に構成してもよい。
旋回式クランプ１は、例示した上下方向の配置に代えて、斜め方向や上下逆に配置することも可能である。
圧力流体は、圧油に代えて、他の種類の液体や圧縮空気等の気体であってもよい。
前記した旋回角度θは、例示の値に限定されるものではなく、種々の所望の値に設定可能である。
前記の第１実施形態(図１Ａから図４)の構造を、第２実施形態(図６)の構造と同様に、油圧ロックでバネリリース式に構成してもよい。また、第２実施形態(図６)の構造を、前記の第１実施形態(図１Ａから図４)の構造と同様に、油圧ロックかつ油圧リリース式に構成してもよい。
旋回式クランプ１は、例示した上下方向の配置に代えて、斜め方向や上下逆に配置することも可能である。
圧力流体は、圧油に代えて、他の種類の液体や圧縮空気等の気体であってもよい。
Claims (7)
- 筒状のハウジング(２)にクランプロッド(５)を軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能に支持し、そのクランプロッド(５)の先端部にクランピング用のアーム(６)を取り付け可能に構成し、上記ハウジング(２)にシリンダ孔(１７)とロッド孔(１８)とを先端方向へ順に設け、上記シリンダ孔(１７)に挿入したピストン(１９)を上記クランプロッド(５)に連結し、そのピストン(１９)の先端側に、圧力流体が供給および排出されるロック室(２０)を設けた、旋回式クランプであって、
上記ロック室(２０)と圧力流体の給排口(２４)との間で上記ロッド孔(１８)の周壁に、環状の弁室(４１)を上記ロック室(２０)に対面するように形成し、
上記クランプロッド(５)の絞り外周面(５ａ)に環状のシャトル部材(４２)の内周面を内絞り隙間(４４)をあけて軸心方向へ移動自在に外嵌し、上記シャトル部材(４２)の外周面を上記の弁室(４１)の内周面に軸心方向へ嵌合可能に構成すると共にその嵌合領域に沿って外絞り隙間(４５)を設け、
上記ロック室(２０)の圧力流体を上記の弁室(４１)を介して上記の給排口(２４)へ排出させるリリース作動時には、上記クランプロッド(５)を、上記の先端方向へ直進移動させた後で旋回機構を介してリリース旋回させながら上記の先端方向へ移動させるように構成し、
上記リリース旋回移動の終期には、上記シャトル部材(４２)が上記の弁室(４１)の内周面に嵌合し始めたときに作用する圧力流体の差圧力によって上記シャトル部材(４２)を先端方向へ移動させて上記の弁室(４１)に嵌合させると共に、上記ロック室(２０)から前記の給排口(２４)へ排出される圧力流体の流量を少なくとも前記の内絞り隙間(４４)によって制御可能に構成し、
これに対して、上記の給排口(２４)の圧力流体を上記ロック室(２０)へ供給するロック作動時におけるロック旋回移動の初期には、その供給される圧力流体の流量を少なくとも前記の外絞り隙間(４５)によって制御可能に構成した、
ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１の旋回式クランプにおいて、
前記ピストン(１９)の外径寸法(Ｄ１)と、前記クランプロッド(５)の前記の絞り外周面(５ａ)の外径寸法(Ｄ２)と、前記ハウジング(２)に支持されたクランプロッド(５)の摺動部分(１１)の外径寸法(Ｄ３)とを、順に小さい値に設定した、ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１又は２の旋回式クランプにおいて、
前記シャトル部材(４２)に、前記の弁室(４１)の周囲壁に設けた弁座(４７)に軸心方向に対面する弁部(４８)を配置し、
前記リリース旋回移動の終期には、前記の差圧力によって上記シャトル部材(４２)が先端方向へ移動されたときに、上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)に接当させて前記の外絞り隙間(４５)を閉じるように構成し、
前記ロック旋回移動の初期には、前記シャトル部材(４２)に作用する圧力流体によって上記の弁部(４８)を上記の弁座(４７)から離間させるように構成した、ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１又は２の旋回式クランプにおいて、
前記の内絞り隙間(４４)を前記の外絞り隙間(４５)よりも小さい値に設定した、ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１又は２の旋回式クランプにおいて、
前記の弁室(４１)の先端壁に前記の弁座(４７)を設け、前記シャトル部材(４２)の先端部に前記の弁部(４８)を設けた、ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１又は２の旋回式クランプにおいて、
前記の弁室(４１)の基端部の周壁に前記の弁座(４７)を設け、前記シャトル部材(４２)の基端部に前記の弁部(４８)を設けた、ことを特徴とする旋回式クランプ。 - 請求項１又は２の旋回式クランプにおいて、
前記シャトル部材(４２)の基端部に、前記ピストン(１９)の先端面に設けた弁座(４９)に軸心方向に対面する別の弁部(５０)を配置した、ことを特徴とする旋回式クランプ。
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