JPWO2009093563A1 - クランプ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
固定側部材としてのハウジング内に可動部材としての駆動スリーブ(環状ソケット)を上下移動可能に挿入する。その駆動スリーブ内には、断面視でほぼ円形のクランプ対象部分が挿入可能とされる。上記の駆動スリーブの上部に複数の支持孔を周方向へ間隔をあけて設け、各支持孔にロック部材を半径方向へ移動可能に支持する。そのロック部材と上記ハウジングの環状壁との間に、直径方向へ拡大および縮小されるテーパスリーブを挿入する。そのテーパスリーブは、バネによって、テーパ係合が緊密になる方向へ付勢される。
しかしながら、上記の従来技術では、クランプ時に、クランプ対象部分に対して上記ロック部材が軸心方向へ摺動されるので、そのクランプ対象部分の外周面に摺動傷が付くおそれがあるうえ、上記クランプ対象部分の軸心方向の長さを大きくすることが要求されるという問題がある。
固定側部材としてのハウジング2に、断面視でほぼ円形のクランプ対象部分10が挿入される収容孔11と、その収容孔11の半径方向の外側に配置された環状空所12と、その環状空所12と上記の収容孔11とを区画すると共に上記ハウジング2の一部を構成する環状隔壁13と、その環状隔壁13に周方向へほぼ等間隔で配置されると共に同上の環状隔壁13を半径方向へ貫通する複数の支持孔14と、を設ける。上記の各支持孔14にロック部材15を半径方向へ移動可能に支持する。上記の環状空所12に環状の駆動スリーブ18を軸心方向へ移動可能に挿入し、その駆動スリーブ18が、上記の複数のロック部材15に係合して同上ロック部材15を半径方向の内方のロック位置Xへ移動させるように構成する。上記の環状空所12の外周壁45と上記の駆動スリーブ18との間に、環状のテーパ空間46を軸心方向の一方へ狭くなるように形成する。そのテーパ空間46に挿入された環状のテーパスリーブ47を、直径方向へ拡大および縮小可能に構成する。そのテーパスリーブ47を、上記の環状空所12の上記の外周壁45と上記の駆動スリーブ18との両者のうちのいずれか一方にテーパ係合可能に構成すると共に、他方に対して軸心方向へ相対移動可能に構成する。より詳しくいえば、上記ロック部材15と駆動スリーブ18とテーパスリーブ47とを、半径方向の内方から外方へ順に配置している。また、上記テーパスリーブ47を押し手段49によって上記テーパ係合が緊密になる方向へ押すことにより、上記の外周壁45と上記テーパスリーブ47との間の隙間を無くすと共に同上テーパスリーブ47と上記の駆動スリーブ18との間の隙間を無くすように構成する。
図1のリリース状態では、駆動スリーブ18が下降し、複数のロック部材15が半径方向の外方のリリース位置Yへ後退している。また、押し手段49がテーパスリーブ47を縮径させ、前記の外周壁45と上記テーパスリーブ47との間の半径方向の隙間を無くすと共に同上テーパスリーブ47と上記の駆動スリーブ18との間の半径方向の隙間を無くしている。
上記リリース状態で前記ハウジング2の前記の収容孔11にクランプ対象部分10が挿入される。
これにより、各ロック部材15のロック面43がクランプ対象部分10の軸心を上記ハウジング2の軸心に一致させると共に、その同心状態で上記クランプ対象部分10を把持する。そのクランプ対象部分10からロック部材15へ作用するクランプ反力は、上記の駆動スリーブ18とテーパスリーブ47とを介して前記の外周壁45に受け止められる。
本発明のロック部材は、クランプ対象部分に対して半径方向へ移動され、そのクランプ対象部分に対して軸心方向へ摺動させる必要がない。このため、そのクランプ対象部分の外周面に摺動傷が付くおそれがないうえ、上記クランプ対象部分の軸心方向の長さを短くできる。
また、前記の環状空所の外周壁とテーパスリーブと駆動スリーブとの隣り合う部材同士の間の半径方向の隙間が無い状態でロック作動を行えるので、クランプ対象部分の繰り返し位置決め精度が高い。
そのうえ、上記テーパスリーブを直径方向へ拡大および縮小可能に構成したので、そのテーパスリーブを縮径させる力を小さい値に設定することが可能である。
このため、位置決め力およびクランプ力は、不整に変化することがなくなり、安定した値を保持できる。また、上記テーパスリーブの内周面および外周面と、これらの周面に接当する面(前記の外周壁の内周面および駆動スリーブの外周面)との磨耗が少なくなり、クランプ装置の寿命が長くなる。また、仮に、長期間の使用によって上記の磨耗の量が多くなった場合でも、前記の押し手段が上記テーパスリーブを押すことによって上記の磨耗に追従できるので、メンテナンスに手間がかからない。
(a) 例えば、図1から図4に示すように、固定側部材としての前記ハウジング2の一部を構成する前記の環状隔壁13に、前記の支持孔14を、周方向へほぼ等しい間隔をあけて3つ配置する。これにより、簡素な構成で位置決め精度が向上する。
(b) 例えば、図1から図4、又は図5から図7の各図に示すように、前記の駆動スリーブ18の内周部と前記ロック部材15の外周部とに先端方向へ向かうにつれて軸心から遠ざかる傾斜面40,41をそれぞれ設けると共にこれら傾斜面40,41を係合させ、上記の駆動スリーブ18を先端方向へ移動させることによって上記ロック部材15を半径方向の内方のロック位置Xへ移動させることが好ましい。
上記構成により、ロック部材に対して駆動スリーブが先端方向へ突出することを防止できるので、ハウジングの背丈が小さくなり、クランプ装置をコンパクトに造れる。
(c) 例えば、図8から図11の各図に示すように、前記の駆動スリーブ18の内周部と前記ロック部材15の外周部とに基端方向へ向かうにつれて軸心から遠ざかる傾斜面40,41をそれぞれ設けると共にこれら傾斜面40,41を係合させ、上記の駆動スリーブ18を基端方向へ移動させることによって上記ロック部材15を半径方向の内方のロック位置へ移動させるように構成してもよい。
(d) 例えば、図1から図4に示すように、前記の駆動スリーブ18に対して前記ロック部材15を軸心方向へ相対移動可能かつ半径方向へ相対移動可能に係合させ、上記の駆動スリーブ18を軸心方向へ往復移動させることによって上記ロック部材15を半径方向の内方のロック位置Xと半径方向の外方のリリース位置Yとに切り換えるように構成することが好ましい。
(e) 例えば、図1から図4、又は図7・図8・図11の各図に示すように、前記の環状空所12の外周壁45と前記の駆動スリーブ18との間に形成される前記の環状のテーパ空間46を先端方向へ狭くなるように構成する。
(f) 例えば、図5・図6・図9・図10の各図に示すように、前記の環状空所12の外周壁45と前記の駆動スリーブ18との間に形成される前記の環状のテーパ空間46を基端方向へ狭くなるように構成する。
(g) 例えば、図1から図4に示すように、前記ハウジング2の前記の環状隔壁13の先端寄り部に前記の支持孔14を設けると共に前記の環状空所12の先端寄り部に前記の駆動スリーブ18を挿入し、上記の環状空所12の基端寄り部に流体圧ピストン19を軸心方向へ保密移動可能に挿入し、そのピストン19に上記の駆動スリーブ18を連結することが好ましい。
図1から図4は、本発明の第1実施形態を示している。この第1実施形態のクランプ装置では、ワークを位置決め及び固定するために本発明を適用した構造を例示している。
図1は、上記クランプ装置のリリース状態を示し、図2中のI−I線矢視に相当する立面視の断面図である。図2は、上記クランプ装置の平面視の模式図である。図3は、上記の図1中のIII−III線矢視に相当する断面図である。図4は、上記クランプ装置のロック状態を示し、上記の図1に相当する部分図である。
上記ピストン19の下側に形成したロック室29がロックポート30へ連通され、同上ピストン19の上側に形成したリリース室32がリリースポート33へ連通される。
即ち、駆動スリーブ18の内周部には、平面視でT字状の嵌合溝36が形成される。また、上記ロック部材15の本体37の外周部からT字状の突起38が突出され、その突起38が上記の嵌合溝36に嵌合される。上記の嵌合溝36の底部に、上方へ向かうにつれて軸心から遠ざかる傾斜面40が形成される。その傾斜面40に、上記の突起38の外周部に設けた傾斜面41が接当される。
また、上記ロック部材15の本体37の内周に形成されるロック面43は、上記の傾斜面41を基準に円弧状に機械加工される。その円弧状ロック面43の半径寸法は、前記の収容孔11に挿入され得る最大径のクランプ対象部分10の半径寸法と同じか又はそれよりも少し大きい値に設定することが好ましい。
また、上記テーパスリーブ47と前記の中間スリーブ25との間に、複数の圧縮コイルバネ(押し手段)49が周方向へ所定の間隔をあけて配置される。これらの圧縮コイルバネ49が上記テーパスリーブ47を前記テーパ係合が緊密になる方向(ここでは上方)へ付勢している。このため、上記テーパスリーブ47が縮径して、そのテーパ外周面47aが上記の外周壁45の上記テーパ内周面45aにテーパ係合され、同上テーパスリーブ47のストレート内周面47bが駆動スリーブ18の上記の外周面18aに接当される。これにより、前記の外周壁45と上記テーパスリーブ47との間の隙間を無くすと共に同上テーパスリーブ47と上記の駆動スリーブ18との間の隙間を無くしている。
上記リリース状態で前記ハウジング2の前記の収容孔11にワーク9のクランプ対象部分10を挿入する。
上記の長所を確保するうえでは、上記駆動スリーブ18の剛性を高くすることが好ましい。即ち、駆動スリーブ18は、剛性を高くすることによってロック駆動時の半径方向の撓みが小さくなる。このため、前記テーパスリーブ47に対する駆動スリーブ18の摺動抵抗が小さくなり、その駆動スリーブ18を円滑に移動できるのである。
また、上記テーパスリーブ47を直径方向へ拡大および縮小可能に構成したので、そのテーパスリーブ47を縮径させる力を小さい値に設定することが可能である。このため、位置決め力およびクランプ力は、不整に変化することがなくなり、安定した値を保持できる。
また、駆動スリーブ18の傾斜面40の上下移動によって上記ロック部材15を半径方向へ進出させるので、そのロック部材15の進出ストロークが大きい。このため、クランプ対象部分10の外径の寸法誤差や外周面の凹凸の影響を受けにくい。
しかも、前記の環状のテーパ空間46が狭くなる方向(上方)と前記の駆動スリーブ18がロック駆動される方向(上方)とを同じ方向にしたので、そのロック駆動時に前記テーパスリーブ47を確実にテーパ係合させることが可能である。
上記テーパスリーブ47のテーパ外周面47aが前記外周壁45のテーパ内周面45aに食い込むのを防止できるように、そのテーパ外周面47aの傾斜角度を、約5度から約15度の範囲内(テーパ角度では約10度から約30度の範囲内)に設定することが好ましい。
上記テーパスリーブ47の内周面47bと駆動スリーブ18の外周面18aとは、摺動時の摩擦係数が小さくなるように潤滑または表面処理することが好ましく、また、摩擦係数が小さくなる材質を組み合わせることが好ましい。この点は、同上テーパスリーブ47の外周面47aと前記の外周壁45の内周面45aとの関係についても同様である。
前記の駆動スリーブ18とロック部材15とのT字状の嵌合構造は、T溝と突起とを前記図3の例示とは逆に配置することも可能である。
前記テーブル1には、図1中の二点鎖線図に示すように貫通孔53を形成してもよい。これにより、長尺の棒状ワーク9を把持することが可能となる。
また、前記ハウジング2は、上記テーブル1に固定することに代えて、回転される部材に固定してもよい。
前記の環状空所12の外周壁45のテーパ内周面45aと前記の駆動スリーブ18のストレート外周面18aとの間に環状のテーパ空間46が下方(基端方向)へ狭くなるように形成される。そのテーパ空間46に挿入したテーパスリーブ47が、圧縮コイルバネ(押し手段)49によって下方へ押されている。
前記の環状空所12の外周壁45のストレート内周面45aと前記の駆動スリーブ18のテーパ外周面18aとの間に、環状のテーパ空間46が下方(基端方向)へ狭くなるように形成される。
テーパスリーブ47を下方へ押すための押し手段は、複数の皿バネ49によって構成されている。上記の皿バネ49が、前記の駆動スリーブ18の上部に取り付けた止め輪60によって受け止められる。
この第3実施形態では、ロック及びリリース作動時に、上記の外周壁45のストレート内周面45aに対してテーパスリーブ47のストレート外周面47aが摺動される。
前記の環状空所12の外周壁45のストレート内周面45aと前記の駆動スリーブ18のテーパ外周面18aとの間に、環状のテーパ空間46が上方(先端方向)へ狭くなるように形成される。また、前記テーパスリーブ47を上方へ押すため皿バネ49は、前記の連結スリーブ22の上部によって受け止められる。
前記の駆動スリーブ18のT溝36の傾斜面40と前記ロック部材15の突起38の傾斜面41とが下方(基端方向)へ広がるように形成される。また、前記ピストン19の上側に前記ロック室29が形成されると共に同上ピストン19の下側に前記リリース室32が形成される。これにより、上記ピストン19及び駆動スリーブ18を下降駆動したときに上記ロック部材15が半径方向の内方のロック位置へ進出される。
なお、前記の環状空所12の外周壁45のテーパ内周面45aと前記の駆動スリーブ18のストレート外周面18aとの間に、環状のテーパ空間46が上方(先端方向)へ狭くなるように形成される。そのテーパ空間46に挿入したテーパスリーブ47が、圧縮コイルバネ(押し手段)49によって上方へ押されている。
前記の環状空所12の外周壁45のテーパ内周面45aと前記の駆動スリーブ18のストレート外周面18aとの間に形成される環状のテーパ空間46は、下方(基端方向)へ狭くなるように形成される。そのテーパ空間46に挿入したテーパスリーブ47が、圧縮コイルバネ(押し手段)49によって下方へ押されている。
前記の環状空所12の外周壁45のストレート内周面45aと前記の駆動スリーブ18のテーパ外周面18aとの間に、環状のテーパ空間46が下方(基端方向)へ狭くなるように形成される。
そのテーパ空間46に挿入したテーパスリーブ47を下方へ押すための押し手段は、重ね合わせた皿バネ49によって構成されている。上記の皿バネ49が、前記の駆動スリーブ18の上部に取り付けた止め輪60によって受け止められる。
前記の環状空所12の外周壁45のストレート内周面45aと前記の駆動スリーブ18のテーパ外周面18aとの間に、環状のテーパ空間46が上方(先端方向)へ狭くなるように形成される。また、前記テーパスリーブ47を上方へ押すため皿バネ49は、前記の連結スリーブ22の上部によって受け止められる。
前記の環状テーパ空間46とテーパスリーブ47と押し手段49とを設けることに加えて、これらと同様の構成をクランプ装置の下部に設けることが好ましい。より詳しくいえば次のとおりである。
前記ピストン19の下部を下向きに突出させて、そのピストン突出部の外周面と前記の下ハウジング2aとの間に、軸心方向の一方へ狭くなる別の環状テーパ空間を形成する。その別の環状テーパ空間に、前記テーパスリーブ47と同様に構成した別のテーパスリーブを挿入する。その別のテーパスリーブを、上記の下ハウジング2aと上記ピストン突出部との両者のうちのいずれか一方にテーパ係合させると共に、他方に対して軸心方向へ相対移動可能に構成する。その別のテーパスリーブを、別の押し手段によって上記テーパ係合が緊密になる方向へ押すように構成する。
上記構成により、上記ピストン19の直進性が高まるので、前記の駆動スリーブ18の位置決め精度が向上する。
前記の駆動スリーブ18とロック部材15との嵌合は、断面視でT字状の嵌合に代えて、V字状などの他の形状の嵌合であってもよい。上記の駆動スリーブ18とロック部材15との係合構造は、上記の嵌合に代えて、バネ等の弾性部材によって上記ロック部材15の傾斜面41を駆動スリーブ18の傾斜面40に接当させるようにしたものであってもよい。
上記ロック部材15の前記ロック面43は、例示した円弧形状に限定されるものではなく、例えば平面であっても支障ない。
前記の押し手段は、例示のバネに代えて、ゴム等の弾性体であってもよく、さらには、圧縮空気などの圧力流体の作用力を利用することも可能である。
上記ピストン19は、前記ハウジング2の内部に配置することに代えて、そのハウジング2の外部に配置してもよい。この場合、上記ハウジング2の下方に流体圧シリンダを配置して、そのシリンダ内のピストンと前記の駆動スリーブ18とを前記の連結スリーブ22によって連結すればよい。
さらには、上記の駆動スリーブ18を駆動する手段は、例示した流体圧アクチュエータに代えて、電動機や人力などであってもよい。
Claims (9)
- 固定側部材としてのハウジング(2)に、断面視でほぼ円形のクランプ対象部分(10)が挿入される収容孔(11)と、その収容孔(11)の半径方向の外側に配置された環状空所(12)と、その環状空所(12)と上記の収容孔(11)とを区画すると共に上記ハウジング(2)の一部を構成する環状隔壁(13)と、その環状隔壁(13)に周方向へほぼ等間隔で配置されると共に同上の環状隔壁(13)を半径方向へ貫通する複数の支持孔(14)と、を設け、
上記の各支持孔(14)に半径方向へ移動可能に支持されたロック部材(15)と、上記の環状空所(12)に軸心方向へ移動可能に挿入した環状の駆動スリーブ(18)であって上記の複数のロック部材(15)に係合して同上ロック部材(15)を半径方向の内方のロック位置(X)へ移動させる駆動スリーブ(18)と、上記の環状空所(12)の外周壁(45)と上記の駆動スリーブ(18)との間で軸心方向の一方へ狭くなるように形成した環状のテーパ空間(46)に挿入されると共に直径方向へ拡大および縮小可能に構成される環状のテーパスリーブ(47)であって上記の外周壁(45)と上記の駆動スリーブ(18)との両者のうちのいずれか一方にテーパ係合されると共に他方に対して軸心方向へ相対移動可能なテーパスリーブ(47)とを、半径方向の内方から外方へ順に配置し、
上記テーパスリーブ(47)を押し手段(49)によって上記テーパ係合が緊密になる方向へ押すことにより、上記の外周壁(45)と上記テーパスリーブ(47)との間の隙間を無くすと共に同上テーパスリーブ(47)と上記の駆動スリーブ(18)との間の隙間を無くすように構成する、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、
固定側部材としての前記ハウジング(2)の一部を構成する前記の環状隔壁(13)に、前記の支持孔(14)を、周方向へほぼ等間隔に3つ配置した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、
前記の駆動スリーブ(18)の内周部と前記ロック部材(15)の外周部とに先端方向へ向かうにつれて軸心から遠ざかる傾斜面(40)(41)をそれぞれ設けると共にこれら傾斜面(40)(41)を係合させ、上記の駆動スリーブ(18)を先端方向へ移動させることによって上記ロック部材(15)を半径方向の内方のロック位置(X)へ移動させる、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、
前記の駆動スリーブ(18)の内周部と前記ロック部材(15)の外周部とに基端方向へ向かうにつれて軸心から遠ざかる傾斜面(40)(41)をそれぞれ設けると共にこれら傾斜面(40)(41)を係合させ、上記の駆動スリーブ(18)を基端方向へ移動させることによって上記ロック部材(15)を半径方向の内方のロック位置へ移動させる、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項3のクランプ装置において、
前記の駆動スリーブ(18)に対して前記ロック部材(15)を軸心方向へ相対移動可能かつ半径方向へ相対移動可能に係合させ、上記の駆動スリーブ(18)を軸心方向へ往復移動させることによって上記ロック部材(15)を半径方向の内方のロック位置(X)と半径方向の外方のリリース位置(Y)とに切り換えるように構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項4のクランプ装置において、
前記の駆動スリーブ(18)に対して前記ロック部材(15)を軸心方向へ相対移動可能かつ半径方向へ相対移動可能に係合させ、上記の駆動スリーブ(18)を軸心方向へ往復移動させることによって上記ロック部材(15)を半径方向の内方のロック位置(X)と半径方向の外方のリリース位置(Y)とに切り換えるように構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、
前記の環状空所(12)の外周壁(45)と前記の駆動スリーブ(18)との間に形成される前記の環状のテーパ空間(46)を先端方向へ狭くなるように構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1のクランプ装置において、
前記の環状空所(12)の外周壁(45)と前記の駆動スリーブ(18)との間に形成される前記の環状のテーパ空間(46)を基端方向へ狭くなるように構成した、ことを特徴とするクランプ装置。 - 請求項1から8のいずれかのクランプ装置において、
前記ハウジング(2)の前記の環状隔壁(13)の先端寄り部に前記の支持孔(14)を設けると共に前記の環状空所(12)の先端寄り部に前記の駆動スリーブ(18)を挿入し、上記の環状空所(12)の基端寄り部に流体圧ピストン(19)を軸心方向へ保密移動可能に挿入し、そのピストン(19)に上記の駆動スリーブ(18)を連結した、ことを特徴とするクランプ装置。
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