WO2007060986A1 - クランプ装置およびその装置を利用したクランピングシステム - Google Patents

クランプ装置およびその装置を利用したクランピングシステム Download PDF

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WO2007060986A1
WO2007060986A1 PCT/JP2006/323309 JP2006323309W WO2007060986A1 WO 2007060986 A1 WO2007060986 A1 WO 2007060986A1 JP 2006323309 W JP2006323309 W JP 2006323309W WO 2007060986 A1 WO2007060986 A1 WO 2007060986A1
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WO
WIPO (PCT)
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clamping device
rigid sleeve
hole
taper
reference block
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/323309
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Keitaro Yonezawa
Gaku Yoshimura
Yosuke Haruna
Original Assignee
Kosmek Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Kosmek Ltd. filed Critical Kosmek Ltd.
Priority to US12/084,954 priority Critical patent/US20090315239A1/en
Priority to JP2007546465A priority patent/JP4896889B2/ja
Priority to EP06833131A priority patent/EP1961516B1/en
Priority to DE602006013349T priority patent/DE602006013349D1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0063—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other
    • B23Q1/0081—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other using an expanding clamping member insertable in a receiving hole
    • B23Q1/009—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other using an expanding clamping member insertable in a receiving hole the receiving hole being cylindrical or conical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine

Definitions

  • the present invention relates to a clamping device for fixing a movable block such as a work pallet or a workpiece to a reference block such as a table of a machine tool, and further relates to a clamping system using the clamping device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 355001 0
  • the prior art was proposed by the assignee of the present invention and is structured as follows.
  • the tapered outer surface of the upper portion of the pull rod is engaged with the inner peripheral surface of the annular collet from above, and the collet and the pull rod are arranged to be movable in the radial direction with respect to the nosing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3550010
  • the above-described conventional apparatus has only a function of fixing a workpiece, and does not have a function of positioning the workpiece. For this reason, when constructing a system for fixing the workpiece after positioning it, it is necessary to newly install a dedicated positioning device. As a result, the crunching system is complicated and large.
  • An object of the present invention is to provide a clamping device having a positioning function and a clamping system using the device.
  • the invention of claim 1 includes a socket hole (3) as shown in FIGS. 1 to 4B, 6A and 6B, 8 or 9A to 9D, for example.
  • Movable block (2) Is clamped to the reference block (1) as follows.
  • the reference block (1) is provided with a central hole (20) having a tapered inner surface (23) narrowing in the proximal direction so as to face the socket hole (3).
  • the center hole (20) protrudes in the distal direction from the center hole (20) that is the same as the taper outer surface (27) that can be taper-engaged with the taper inner surface (23).
  • the output member (48) is inserted into the cylindrical hole (21a) of the rigid sleeve (21).
  • the output member (48) is configured to be connectable to a clamp tool (33) provided on the protrusion (25) so as to be inserted into the socket hole (3).
  • the driving means (D) moves the output member (48) in the proximal direction
  • the output member (48) moves the clamping tool (33) against the advancing means (45).
  • the taper outer surface (27) of the rigid sleeve (21) is teno-engaged with the tapered inner surface (23) of the center hole (20) while being moved to lock outward and radially outward.
  • the rigid sleeve refers to a cylindrical member that is configured to have very little elastic deformation, unlike a sleeve that is elastically deformed in the diametrical direction, such as a collet.
  • clamp tool for example, when an annular clamp tool such as a collet is elastically deformed and expands or contracts in the radial direction, a plurality of clamp tools arranged at intervals in the circumferential direction are arranged radially outward. A case where the inward / outward movement is performed may be considered.
  • an automatic means using a fluid pressure actuator or the like and a manual means using a screw thrust or the like can be considered.
  • the present invention operates as follows, for example, as shown in FIGS. 3A to 4B.
  • the output member 48 raises the clamp tool 33 in the distal direction (upward in the figure), and the clamp tool 33 is switched to the reduced diameter state.
  • the rigid sleeve 21 is held in the raised position by the advancement means 45.
  • the movable block 2 When positioning the movable block 2 on the reference block 1, first, the movable block 2 is lowered in the released state of FIG. 3A, and the socket hole 3 is externally fitted to the clamp tool 33. Move movable block 2 to reference block 1. As shown in FIG. 3A, the movable block 2 is received by the reference block 1 via another member such as the rigid sleeve 21 and the movable block 2 is changed to the reference block 1 at the time of reception. It may be the case of receiving directly.
  • the clamp tool 33 further expands the diameter of the rigid sleeve 21 pressed upward by the advancing means 45, and the clamp tool 33 is inserted into the socket hole. Adheres closely to the inner peripheral surface of 3.
  • the rigid sleeve 21 descends against the advancing means 45, and the taper outer surface 27 of the rigid sleeve 21 contacts the taper inner surface 23 of the center hole 20. Engage. Thereby, the rigid sleeve 21 is constrained to the reference block 1 in the radial direction (horizontal direction) and the axial direction (vertical direction) through the taper engagement.
  • the movable block 2 is positioned in the horizontal direction on the reference block 1 via the rigid sleeve 21 in the restrained state and the clamp 33 that is in close contact with the socket hole 3.
  • the output member 48 is further driven downward with respect to the rigid sleeve 21, and the output member 48 presses the movable block 2 downward via the clamp 33.
  • the supported surface 2 a of the movable block 2 is strongly pressed against the support surface la of the reference block 1.
  • the present invention has the following advantages.
  • the clamping device with a positioning function can be configured simply and compactly.
  • the rigid sleeve can be integrated with the reference block by the taper outer surface of the rigid sleeve being taper-engaged with the taper inner surface of the center hole 20.
  • the above-mentioned rigid sleeve increases in rigidity in the radial direction (horizontal direction).
  • the movable block can be maintained in the positioning state.
  • the above-described rigid sleeve is configured as an independent part separate from the reference block, it can be easily and inexpensively replaced even when worn.
  • the rigid sleeve is an independent part, the degree of freedom in design increases in the selection of material, thickness, surface treatment, etc., so it can be made with high accuracy and high rigidity. As a result, it is possible to provide a clamping device that can be used maintenance-free over a long period of time.
  • the flange portion (28) protrudes radially outward from the rigid sleeve (21) outside the center hole (20), and the flange portion (28) and the reference block (1)
  • the advancement means (45) mentioned above are arranged in a ring.
  • the clamping device can be configured simply and compactly with a reduced number of parts.
  • the annular advancing means (45) is preferably constituted by an elastic member for sealing such as rubber or synthetic resin.
  • the elastic member can surely prevent foreign matter such as chips from entering the reference block.
  • a flange portion (28) protrudes radially outward from the rigid sleeve (21) outside the center hole (20).
  • the advancement means (45) presses the movable block (2) to support the supported surface of the movable block (2).
  • a seating gap (E) is formed between (2a) and the support surface (la) of the reference block (1).
  • a detection hole (74) for pressure fluid for seating confirmation is opened on the support surface (la).
  • the seating gap is formed when the movable block is separated from the reference block force, the seating gap can be eliminated in the state where the movable block is seated on the reference block. Detection and separation between the separated state and the seated state wear.
  • the reference block (1) is provided with a pressure fluid supply port (76) for lock confirmation.
  • the supply port (76) communicates with the external space through a lock gap (F) between the tapered inner surface (23) and the tapered outer surface (27).
  • the tapered outer surface (27) is configured to block communication between the supply port (76) and the external space when the tapered inner surface (23) is taper-engaged.
  • a lock gap is formed in the released state, and the lock gap can be eliminated in the locked state, so that the release state and the locked state can be reliably distinguished and detected.
  • substantially the tapered inner surface (23) of the center hole (20) provided in the reference block (1) substantially the tapered inner surface (23) of the center hole (20) provided in the reference block (1).
  • the taper outer surface (27) of the rigid sleeve (21) may be configured to be capable of taper engagement over the entire circumference.
  • the present invention may have the following configuration.
  • a pair of projecting portions (80X80) facing in the radial direction are provided on at least one of the inner periphery of the center hole (20) provided in the reference block (1) and the outer periphery of the rigid sleeve (21). I will.
  • the tapered inner surface (23) or the tapered outer surface (27) is formed on each protrusion (80).
  • an allowable movement space (81X81) defined by the protrusion (80X80) is radially formed. Form to face each other.
  • the clamp device (33) is constituted by a collet that can be expanded and contracted in the diametrical direction, It is preferable to engage the front end side force wedge with the protruding portion (25) of the rigid sleeve (21).
  • the clamp is wedge-engaged from the distal end side to the rigid sleeve, the wedge engaging portion can be easily covered with the distal end side force. This Therefore, foreign matter such as chips can be prevented from entering the wedge engaging portion. As a result, the clamping device can be used maintenance-free for a long time.
  • a plurality of balls in the circumferential wall of the protruding portion (25) of the rigid sleeve (21) arranged at intervals in the circumferential direction ( 96) to form the clamping device (33), and the output member (48) can be configured to switch the balls (96) to the radially outward engagement position (X).
  • the present invention has the following advantages.
  • the clamping device that also has ball force is arranged in the peripheral wall of the rigid sleeve, the portion to be inserted into the socket hole of the movable block can be made smaller in diameter compared to the case where the clamping device is arranged on the outer periphery of the rigid sleeve. Therefore, it is possible to provide a clamping device having a simple configuration suitable for a small-diameter socket hole.
  • the clamping force with ball force can increase the amount of radial outward movement compared to the collet-type clamping tool. For this reason, it is possible to increase the fitting gap between the socket hole of the movable block and the outer peripheral surface of the protruding portion of the rigid sleeve, and the fitting operation between the socket hole and the rigid sleeve is facilitated.
  • the socket hole of the movable block can be elastically deformed or plastically deformed to strongly adhere to the socket hole, so that a large clamping force can be secured.
  • Clamping systems using the above-described clamping device include a case where one clamping device described in any of the above inventions is provided, and a case where a plurality of clamping devices according to a specific invention are provided, and a clamping device according to a different invention. A case where devices are combined is considered.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of a scrambling system using the present invention, and is a cross-sectional view of the scrambling system.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a first embodiment of the first clamping device of the above clamping system and corresponding to the arrow 2A-2A view of FIG. 1 or FIG. 2B.
  • FIG. 2B is a plan view of the clamp device.
  • FIG. 3A is an enlarged view of the main part of FIG. 2A, showing a released state of the clamp device.
  • FIG. 3B is a view similar to FIG. 3A, showing the lock start state of the clamp device.
  • FIG. 4A is a view similar to FIG. 3A, showing a state where the clamp device is being locked.
  • FIG. 4B is a view similar to FIG. 3A showing the lock end state of the clamp device.
  • FIG. 5A to FIG. 5C show modified examples of the first clamping device.
  • FIG. 5A is a view similar to FIG. 3A.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line 5C-5C of FIG. 5A.
  • FIGS. 6A and 6B show a second clamping device of the above-mentioned clamping system.
  • 6A is a cross-sectional view taken along the line 6A-6A in FIG. 6B and is similar to FIG. 5A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a diagram similar to FIG. 6B, showing a first modification of the second clamping device.
  • FIG. 6D is a view similar to FIG. 6B, showing a second modification of the second clamping device.
  • FIG. 7A and FIG. 7B show a third clamping device of the clamping system.
  • FIG. 7A is a partial view similar to FIG. 5A.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line 7B-7B of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a view similar to FIG. 2A, showing a second embodiment of the first clamp device.
  • FIG. 9A to FIG. 9D show a third embodiment of the first clamping device.
  • FIG. 9A shows a released state of the clamping device, and is a cross-sectional view corresponding to the arrow view taken along line 9A-9A in FIG. 9B.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view in plan view of FIG. 9A.
  • FIG. 9C is a view similar to FIG. 9A, showing the locked state of the clamp device.
  • FIG. 9D is a cross-sectional view in plan view of FIG. 9C.
  • FIGS. 1 to 7B show an embodiment of the present invention, in which the clamping device of the present invention is applied to a clamping system for a work pallet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the clamping system.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the first clamping device of the above-described clamping system, and is a view corresponding to the view taken along the line 2A-2A in FIG. 1 or FIG. 2B.
  • FIG. 2B is a plan view of the clamping device. 3A to 4B are operation explanatory views. 5A to 5C show modified examples of the first clamping device.
  • FIG. 6A and FIG. 6B show a second clamping device of the clamping system.
  • FIG. 6C and FIG. 6D each show a modification of the second clamping device.
  • FIG. 7A and FIG. 7B show a third clamping device of the clamping system.
  • a reference block 1 is placed on a table T of a machine tool, and a work pallet 2 as a movable block is placed on a support surface la of the reference block 1.
  • the supported surface 2a is received.
  • a plurality of socket holes 3 that are also circular straight hole holes are opened.
  • four socket holes 3 are shown.
  • the reference block 1 includes a base plate 4 fixed to the table T.
  • the base plate 4 has a first clamping device 11 and a second clamping device 12 having a positioning function and a locking function corresponding to the socket hole 3, and two third clamping devices having only a locking function. 13 ⁇ 13 are provided.
  • the first clamp device 11 and the second clamp device 12 are arranged diagonally, and the two third clamp devices 13 ⁇ 13 are also arranged diagonally.
  • each of the clamp devices 11, 12, and 13 described above has an annular clamp tool 33 that will be described later radially expanded by a wedge action so that substantially the entire peripheral wall of the annular clamp tool 33 is formed.
  • the first clamping device 11 positions a later-described rigid sleeve 21 (see FIG. 3A) in the horizontal and vertical directions with respect to the reference block 1 almost simultaneously with the close contact of the clamp tool 33.
  • the second clamping device 12 positions the rigid sleeve 21 (see FIG.
  • the third clamping device 13 is configured so that the rigid sleeve 21 can be moved in the horizontal direction with respect to the reference block 1 (see FIGS. 7A and 7B). Do not have a positioning function.
  • the first clamping device 11 and the second clamping device 12 have the same structure except for the differences described later, and basically have the following structure in common.
  • the lower portion of the housing 15 is fitted into the mounting hole 4a of the base plate 4, and the flange 16 of the housing 15 is attached to the mounting hole 4a by the four tightening bolts 17. Fixed to the peripheral wall.
  • a central hole 20 extending in the vertical direction is formed in the upper half of the housing 15 concentrically with the reference axis A (see FIGS. 1 and 2A).
  • the central hole 20 is disposed so as to face the socket hole 3.
  • a rigid sleeve 21 is inserted into the center hole 20 so as to be movable in the vertical direction (axial direction).
  • the center hole 20 and the rigid sleeve 21 are configured as follows, as shown in the enlarged view of Fig. 3A.
  • Tapered inner surfaces 23 and 23 are respectively formed at the upper and lower portions of the inner periphery of the center hole 20. Each tapered inner surface 23 is reduced in diameter as it goes downward (toward the base end).
  • the rigid sleeve 21 includes a base 24 that is inserted into the central hole 20 and a protrusion 25 that can be inserted into the socket hole 3.
  • the protrusion 25 protrudes upward (toward the tip) from the upper end of the center hole 20.
  • a tapered outer surface 27 capable of being taper-engaged with the tapered inner surface 23 is provided on the outer peripheral surface of the base portion 24.
  • the taper angle of the tapered inner surface 23 and the tapered outer surface 27 is preferably in the range of about 5 degrees and the force is also in the range of about 23 degrees, and more preferably in the range of about 10 degrees to about 16 degrees.
  • the flange portion 28 protrudes outward in the radial direction from the lower portion of the protruding portion 25 above the center hole 20.
  • a tapered outer peripheral surface 30 that is reduced in diameter as it goes upward is formed on the upper portion of the protruding portion 25.
  • the tapered inner peripheral surface 34 of the annular clamp 33 is wedge-engaged with the tapered outer peripheral surface 30 of the rigid sleeve 21 by the upper force.
  • the straight outer peripheral surface 35 of the clamp 33 can be inserted into the socket hole 3 of the work pallet 2.
  • the clamp 33 is formed in a collet shape. That is, one slit 36 extending in the vertical direction is formed in the peripheral wall of the clamp tool 33, so that the clamp tool 33 can be expanded and contracted in the diameter direction and reduced in diameter by its own elastic restoring force. Is done.
  • An elastic member (advancing means) 45 is disposed between the upper portion of the peripheral wall of the center hole 20 and the flange portion 28.
  • the elastic member 45 is constituted by a seal member such as rubber or synthetic resin, and presses the rigid sleeve 21 upward (toward the distal end). The rise of the above-described rigid sleeve 21 beyond a predetermined amount is prevented by a stopper 47 attached to the lower part of the rigid sleeve 21 !.
  • An output member 48 is inserted into the housing 15 so as to be movable up and down.
  • the output member 48 includes a piston 50 inserted into the cylinder hole 49 in the lower part of the housing 15 in a sealed manner, and a piston mouth 52 protruding upward from the piston 50 and inserted into the rod hole 51 in a sealed manner. And a connecting rod 53 screwed to the piston rod 52.
  • the connecting rod 53 is inserted into the cylindrical hole 21 a of the rigid sleeve 21. Between the upper flange 56 of the connecting rod 53 and the head 54 of the connecting rod 53, the upper flange 57 of the clamp 33 is slidably fitted in the radial direction.
  • a lock means 61 and a release means 62 constituting the drive means D are provided in the housing 15.
  • the lock means 61 is constituted by the piston 50 and a lock chamber 63 formed on the upper side of the piston 50.
  • the lock chamber 63 communicates with the pressure oil supply / discharge rod 64 for the lock.
  • the release means 62 includes the piston 50 and a release chamber 66 formed on the lower side of the piston 50.
  • the release chamber 66 communicates with a release pressure oil supply / discharge port 67.
  • a throttle pin 70 is fitted in the longitudinal path of the lock supply / discharge path 69, and the fitting clearance Constrains the throttle path.
  • a plurality of bosses 72 protrude upward from the upper surface of the housing 15 at intervals in the circumferential direction, and the upper surface of the boss 72 constitutes the support surface la of the reference block 1.
  • the first clamp device 11 is provided with seating confirmation means. That is, the detection hole 74 is opened in the support surface la, and compressed air for detection is supplied to the detection hole 74.
  • the pressure in the detection hole 74 increases. By detecting the pressure increase with a pressure switch or the like, it can be confirmed that the work pallet 2 is seated on the housing 15.
  • the air supply port 76 for lock confirmation includes a lateral passage 77 in the housing 15, a lock gap F between the lower tapered inner surface 23 and the taper outer surface 27, and a communication groove provided in the stopper 47 (see FIG. (Not shown), the clearance between the cylindrical hole 21a of the rigid sleeve 21 and the outer peripheral surface of the connecting rod 53, and the slit 36 of the clamp 33 are sequentially communicated with the external space.
  • the tapered outer surface 27 comes into contact with the tapered inner surface 23 to block the above communication, the pressure at the air supply port 76 increases. By detecting the pressure increase with a pressure switch or the like, it is confirmed that the clamp 33 and the rigid sleeve 21 are lowered and locked.
  • the stopper 47 is provided with the communication groove (not shown). Instead, the lock gap F between the upper taper inner surface 23 and the taper outer surface 27 is provided as a communication path (not shown). It is also possible to communicate with the cylindrical hole 21a of the rigid sleeve 21 via
  • the positioning mechanism 11a of the first clamping device 11 is arranged on the entire circumference of the tapered inner surface 23 of the center hole 20 as described above.
  • the tapered outer surface 27 of the rigid sleeve 21 is configured to be capable of taper engagement.
  • FIG. 5A to 5C show a modification of the first clamp device 11 described above.
  • Figure 5A is similar to Figure 3A above.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line 5B-5B in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line 5C-5C of FIG. 5A.
  • the advancement means 45 is constituted by a plurality of dish panels stacked in the vertical direction.
  • the outer periphery of the upper half of the collet clamp 33 is covered with a cover tube 58.
  • the cover cylinder 58 prevents foreign matter such as chips from entering the inside of the rigid sleeve 21 through the slit 36.
  • FIGS. 6A and 6B the positioning mechanism 12a of the second clamping device 12 is different from the positioning mechanism 11a of the first clamping device 11 in the following structure.
  • 6A is a cross-sectional view taken along the line 6A-6A in FIG. 6B and is similar to FIG. 5A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B of FIG. 6A.
  • a pair of projecting portions 80, 80 that fit in the radial direction are provided on the outer periphery of the rigid sleeve 21, and the tapered outer surface 27 is formed on each projecting portion 80.
  • a movement-permissible space 81 81 defined by the protrusion SO-SO is radially provided between the inner periphery of the center hole 20 and the outer periphery of the rigid sleeve 21. It is formed to face each other.
  • the rigid sleeve 21 functions to eliminate the fitting gap in the facing direction of the protrusions 80 and 80, while the rigid sleeve 21 moves in the radial direction perpendicular to the facing direction. It is acceptable.
  • Reference numeral 82 in Figs. 6 and 6 is a detent pin.
  • FIG. 6C shows a first modification of the positioning mechanism 12a.
  • a pair of projecting portions 80, 80 facing in the radial direction are provided on the inner periphery of the center hole 20, and the tapered inner surface 23 is formed at each projecting portion 80. Further, the pair of movement allowable spaces 81 81 are also formed in the same manner as in FIG.
  • the second modified example of FIG. 6D is obtained by changing the first modified example of FIG. 6C described above as follows. That is, the taper inner surface 23 and the taper outer surface 27 are constituted by planes instead of the circumferential surfaces.
  • the third clamp device 13 is different from the first clamp device 11 in the following structure, as shown in FIGS.
  • Both peripheral surfaces of the inner peripheral surface of the center hole 20 and the outer peripheral surface of the rigid sleeve 21 are in the vertical direction.
  • An annular gap G is formed between the two peripheral surfaces and allows the rigid sleeve 21 to move in the radial direction.
  • a dust seal 46 is attached to the outer periphery of the annular rubber advancement means 45.
  • Each of the clamp devices 11 ⁇ 12 ⁇ 13 operates almost as follows.
  • the pressure oil in the lock chamber 63 is discharged and the pressure oil is supplied to the release chamber 66.
  • the piston 50 raises the annular clamp 33 through the connecting rod 53, and the clamp 33 is switched to the reduced diameter state.
  • the rigid sleeve 21 is lifted by an advancing stroke by an elastic member 45 as an advancing means, and is lightly taper-engaged with the clamp tool 33 or faces the clamp tool 33 with a slight gap.
  • the pressure oil in the release chamber 66 is discharged and the pressure oil is supplied to the lock chamber 63.
  • the piston 50 lowers the clamp tool 33 through the connecting rod 53, and the tapered inner peripheral surface 34 of the clamp tool 33 is wedge-engaged with the tapered outer peripheral surface 30 of the rigid sleeve 21.
  • the diameter of the clamp 33 is expanded with respect to the rigid sleeve 21 held substantially in the raised position by the urging force of the elastic member 45, and the socket hole 3 is inserted into the socket hole 3. Get in touch.
  • the upper end surface of the piston rod 52 and the rigid three A contact gap N2 larger than the contact gap N1 in FIG. 3A is formed between the lower end surface of the hub 21.
  • the clamping tool 33 expands the diameter of the elastic member 45 while compressing it downward via the rigid sleeve 21, and comes into close contact with the socket hole 3.
  • the supported surface 2a of the work pallet 2 contacts the supporting surface la of the reference block 1.
  • a downward stroke Ml corresponding to the seating clearance E in FIG. 3B is formed above the stopper 47, and the upper end surface of the piston rod 52 and the lower end surface of the rigid sleeve 21 are formed.
  • a contact gap N3 which is slightly larger than the contact gap N2 in FIG. 3B is formed.
  • the clamp tool 33 moves while sliding downward with respect to the inner peripheral surface of the socket hole 3, and the clamp tool 33 moves the elastic member 45 over.
  • the rigid sleeve 21 is further lowered while being compressed.
  • the tapered surface 27 of the rigid sleeve 21 is taper-engaged with the tapered inner surface 23 of the center hole 20.
  • the rigid sleeve 21 is restrained by the reference block 1 in the radial direction (horizontal direction) and the axial direction (vertical direction) through the taper engagement. Then, the work pallet 2 is positioned in the horizontal direction on the housing 15 via the rigid sleeve 21 in the constrained state and the clamp tool 33 in close contact with the socket hole 3.
  • the output member 48 is further driven downward with respect to the rigid sleeve 21, so that the taper outer surface 30 of the rigid sleeve 21 received by the housing 15 is attached to the taper of the clamp 33.
  • the peripheral surface 34 is strongly wedge-engaged and expanded in diameter, and the straight outer peripheral surface 35 of the clamp 33 is firmly attached to the socket hole 3.
  • the connecting rod 53 strongly presses the supported surface 2 a of the work pallet 2 against the supporting surface 1 a of the reference block 1 through the clamp tool 33 that is in close contact with the above-described force.
  • the support surface la and the supported surface 2a may be almost completely in contact with each other in the released state of FIG. 3A and when the lock is started in FIG. 3B.
  • the clamp 33 operates as follows when the lock is moved.
  • the clamp 33 After the clamp 33 is brought into close contact with the socket hole 3, it is lowered while sliding with respect to the socket hole 3. As described above, when the taper outer surface 27 of the rigid sleeve 21 is taper-engaged with the taper inner surface 23, the clamp tool 33 is firmly attached to the socket hole 3, and the clamp tool 33 is connected to the work pallet 2 described above. Press firmly against the reference block 1 above.
  • the two third clamping devices 13 ⁇ 13 having only a locking function allow the work pallet 2 to move through the clamping tool 33. It is firmly fixed to the reference block 1 described above.
  • the pressure oil in the lock chamber 63 may be discharged and the pressure oil supplied to the release chamber 66 as described above.
  • the piston 50 raises the clamp tool 33 via the connecting rod 53, and the clamp tool 33 is contracted by its own elastic restoring force, so that the locked state is released.
  • the contact gap N1 shown in FIG. 3A may be eliminated and the piston rod 52 may forcibly push up the rigid sleeve 21.
  • FIGS. 8 and 9A to 9D show a second embodiment and a third embodiment of the first clamping device 11 according to the present invention, respectively.
  • members similar to those of the first embodiment described above are given the same reference numerals in principle, and different configurations from those of the first embodiment described above will be described.
  • the second embodiment of Fig. 8 is a diagram similar to Fig. 2A.
  • the driving means D is constructed in a manual manner.
  • the lower part of the connecting rod 53 is screwed into the screw hole 88 of the base plate 4.
  • a hexagon wrench 90 is inserted into the input hole 89 of the head 54 of the connecting rod 53, and the connecting rod 53 is rotated clockwise in plan view. Then, the head 54 is lowered while expanding the diameter of the clamp 33. Further, the elastic member (advancing means) 45 is formed in a horizontal U shape in a sectional view.
  • base plate 4 and the housing 15 can be integrally formed instead of being configured separately as illustrated.
  • the clamping device 33 of each embodiment described above is provided with a plurality of through-grooves that open alternately on the upper surface and the lower surface of each peripheral wall in the circumferential direction instead of the one provided with one slit 36 on each peripheral wall. It may be. Further, the clamp tool 33 can be constituted by a plurality of divided bodies arranged in the circumferential direction.
  • the outer surface of the clamp 33 may be formed in a sawtooth shape or an uneven shape instead of being formed straight in the vertical direction.
  • the clamp device 33 can adopt various known structures, not limited to the above-described structure.
  • FIGS. 9A to 9D show a third embodiment of the first clamping device 11.
  • FIG. 9A shows the released state of the clamping device 11, and is a cross-sectional view corresponding to the arrow view taken along the line 9A-9A in FIG. 9B.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view in plan view of FIG. 9A.
  • FIG. 9C is a view similar to FIG. 9A, showing the locked state of the clamp device.
  • FIG. 9D is a cross-sectional view in plan view of FIG. 9C.
  • the rigid sleeve 21 has a top wall of 2 lb. Further, three through holes 95 extending in the radial direction are formed in the circumferential wall 25a of the protruding portion 25 of the rigid sleeve 21 at intervals in the circumferential direction. A ball 96 is inserted into each through-hole 95 so as to be movable in the radial direction. By reducing the diameter of the outer end of the through-hole 95, the ball 96 is prevented from coming out outward. The plurality of balls 96 constitutes the clamp 33.
  • a groove 97 extending in the vertical direction is formed in the upper portion (tip portion) of the connecting rod 53 of the output member 48 so as to correspond to the balls 96 described above.
  • the groove 97 has an output surface 98 and a retraction surface 99.
  • the seating gap E is formed between the support surface la and the supported surface 2a, and the lock gap F is formed between the tapered inner surface 23 and the tapered outer surface 27.
  • the ball 96 switched to the radially outward engagement position X compresses the elastic member 45 downward via the rigid sleeve 21, while Nearly simultaneously with the socket hole 3, the supported surface 2 a of the work pallet 2 contacts the supporting surface 1 a of the reference block 1.
  • the plurality of balls 96 slide downward with respect to the inner peripheral surface of the socket hole 3 (or the balls 96 cause elastic deformation or plastic deformation of the inner peripheral surface of the socket hole 3).
  • the plurality of balls 96 further move down the rigid sleeve 21 against the elastic member 45, and the tapered outer surface 27 of the rigid sleeve 21 is the tapered inner surface 23 of the center hole 20. To taper.
  • the rigid sleeve 21 is constrained to the reference block 1 in the radial direction (horizontal direction) and the axial direction (vertical direction) via the taper engagement. Then, the work pallet 2 is positioned in the horizontal direction on the housing 15 via the rigid sleeve 21 and the plurality of balls 96 in close contact with the socket hole 3.
  • the output member 48 is further driven downward with respect to the rigid sleeve 21, whereby the plurality of balls 96 are firmly attached to the socket hole 3. Then, the connecting rod 53 strongly presses the supported surface 2a of the work pallet 2 against the supporting surface 1a of the reference block 1 through the balls 96 that are in close contact with each other.
  • the number of through holes 95 and balls 96 to be installed is two instead of three. Or four or more may be provided.
  • Three or more tapered inner surfaces 23 of the center hole 20 may be provided instead of providing two or one in the vertical direction.
  • the tapered inner surface 23 of the central hole 20 and the tapered outer surface 27 of the rigid sleeve 21 are preferably circular tapered surfaces in cross-section, but instead may be elliptical tapered surfaces or in the circumferential direction.
  • a plurality of inclined grooves may be arranged on the tapered inner surface 23 and the tapered outer surface 27 at predetermined intervals in the circumferential direction, and the wedge surface may be configured by the bottom wall of the inclined grooves.
  • the advancement means 45 only needs to press the rigid sleeve 21 upward (toward the distal end). Accordingly, the advancing means 45 may be mounted between the lower portion of the rigid sleeve 21 and the housing 15 instead of being mounted between the flange portion 28 of the rigid sleeve 21 and the housing 15. Good. Further, the advancing means 45 described above may be a combination of a pressure fluid such as compressed air or pressurized oil and a piston instead of or in addition to the illustrated elastic member such as rubber or a panel such as a dish panel. You can use it.
  • a pressure fluid such as compressed air or pressurized oil
  • a piston instead of or in addition to the illustrated elastic member such as rubber or a panel such as a dish panel. You can use it.
  • Each of the clamping devices 11, 12, 13 is provided with a cleaning means so that the contact portion between the support surface la and the supported surface 2a or the socket hole 3 and the clamp tool 33 is fitted. It is preferable to clean a portion, a fitting portion between the ball 96 and the through hole 95, a fitting surface between the tapered inner surface 23 and the tapered outer surface 27, and the like with a pressure fluid such as compressed air.
  • the third clamping device 13 having only the lock function may be installed in place of the illustrated two, or only one or three or more may be installed. Good.
  • the third clamping device 13 may be another type of clamp, not limited to the illustrated structure.
  • each of the clamping devices 11, 12, 13 may be a panel lock and hydraulic release type, or a hydraulic lock and panel release type, instead of the illustrated hydraulic double action type.
  • the pressure fluid used for locking or releasing may be a gas such as compressed air in place of the illustrated pressurized oil. Further, the pressure fluid for cleaning may be a gas or liquid such as nitrogen instead of the exemplified compressed air.
  • the third clamp device 13 can be omitted.
  • a plurality of the first clamping devices 11 may be installed and a plurality of the second clamping devices 12 may be installed. Further, only one of both the first clamping device 11 and the second clamping device 12 may be installed.
  • the direction in which the plurality of clamping devices are installed side by side may be a circumferential direction, a linear direction, or the like.
  • the support surface la may be provided on the base plate 4 instead of being provided on the upper surface of the boss 72 of the housing 15.
  • housing 15 and the base plate 4 may be integrally formed instead of being formed separately.
  • the combination of the reference block and the movable block is not the combination of the illustrated base plate 4 and the work pallet 2, but a combination of a machine tool table and a work pallet, a combination of a work pallet and a jig base, and a jig. It may be a combination of a tool base and a workpiece, or a combination of a work jig such as a welding jig and a workpiece such as a workpiece.
  • the present invention can also be applied to positioning of workpiece tools and the like of various processing machines such as laser processing machines and electric discharge machines.
  • clamping device of the present invention can be used in only one set instead of being used in a plurality of sets.

Abstract

　基準ブロック(１)に、下方へ狭まるテーパ内面(２３)を有する中心孔(２０)を設ける。上記テーパ内面(２３)にテーパ係合可能なテーパ外面(２７)を有する剛性スリーブ(２１)を、軸心方向へ移動可能に上記の基準ブロック(１)に支持する。ロック駆動時には、上記の剛性スリーブ(２１)に挿入した出力部材(４８)を下方へ移動させる。すると、ワークパレット(２)のソケット孔(３)に挿入したクランプ具(３３)が、弾性部材(４５)に抗して下方かつ半径方向の外方へロック移動されると共に、上記の剛性スリーブ(２１)の前記テーパ外面(２７)が前記テーパ内面(２３)にテーパ係合する。

Description

明 細 書
クランプ装置およびその装置を利用したクランビングシステム
技術分野
[0001] この発明は、工作機械のテーブル等の基準ブロックにワークパレットやワーク等の 可動ブロックを固定するためのクランプ装置に関し、さらには、そのクランプ装置を利 用したクランビングシステムに関する。
背景技術
[0002] この種のクランプ装置には、従来では、下記の特許文献 1(日本国 ·特許第 355001 0号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、本件発明の譲受け人が提案し たものであって、次のように構成されている。
環状コレットの内周面にプルロッド上部のテーパ外周面を上側から係合させ、上記 コレット及びプルロッドをノヽウジングに対して半径方向へ移動可能に配置してある。そ して、押圧パネによって上方へ付勢された上記コレットに対してプルロッドを下降させ ると、そのコレットが拡径してワークの係合孔に密着すると共に、上記コレットを介して ワークが下降駆動される。
特許文献 1：特許第 3550010号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 上記の従来装置は、ワークを固定する機能だけを備えており、そのワークを位置決 めする機能を備えてない。このため、上記ワークを位置決めした後で固定するシステ ムを構築する場合には、専用の位置決め装置を新たに設置する必要がある。その結 果、クランビングシステムは、構成が複雑になるうえ大形になる。
本発明の目的は、位置決め機能を備えたクランプ装置およびその装置を利用した クランビングシステムを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0004] 上記の目的を達成するため、請求項 1の発明は、例えば、図 1から図 4B、図 6Aと 図 6B、図 8、又は図 9Aから図 9Dに示すように、ソケット孔 (3)を有する可動ブロック (2 )を基準ブロック (1)にクランプする装置を次のように構成した。
[0005] 上記の基準ブロック (1)に、基端方向へ狭まるテーパ内面 (23)を有する中心孔 (20) を、上記ソケット孔 (3)に対面可能に設ける。上記の中心孔 (20)の上記テーパ内面 (2 3)にテーパ係合可能なテーパ外面 (27)と同上の中心孔 (20)よりも先端方向へ突出さ れて前記ソケット孔 (3)に挿入可能な突出部 (25)と軸心方向へ延びる筒孔 (21a)とを 有する剛性スリーブ (21)を、その軸心方向へ所定範囲内で移動可能なように上記の 基準ブロック (1)に支持する。上記の剛性スリーブ (21)を進出手段 (45)によって先端 方向へ押圧する。上記の剛性スリーブ (21)の前記の筒孔 (21a)に出力部材 (48)を挿 入する。その出力部材 (48)を、前記ソケット孔 (3)に挿入されるように前記の突出部 (2 5)に設けたクランプ具 (33)に連結可能に構成する。駆動手段 (D)が上記の出力部材( 48)を基端方向へ移動させることにより、その出力部材 (48)が、前記の進出手段 (45) に抗して上記クランプ具 (33)を基端方向かつ半径方向の外方へロック移動させると 共に、前記の剛性スリーブ (21)の前記テーパ外面 (27)を前記の中心孔 (20)の前記 テーパ内面 (23)にテーノ係合させる。
[0006] なお、上記発明において、剛性スリーブとは、例えばコレット等のように直径方向へ 弾性変形されるスリーブとは異なり、弾性変形が極めて少ないように構成した筒状部 材をいう。
また、前記クランプ具としては、例えばコレット等のような環状クランプ具が弾性変形 して半径方向へ拡縮する場合や、周方向へ間隔をあけて配置した複数のクランプ具 が半径方向の外方と内方とへ拡縮移動する場合などが考えられる。
前記の駆動手段としては、流体圧ァクチユエ一タ等を利用した自動的な手段とネジ 推力等を利用した手動的な手段とが考えられる。
[0007] 本発明は、例えば、図 3Aから図 4Bに示すように、次のように作用する。
図 3Aのリリース状態では、出力部材 48がクランプ具 33を先端方向 (図中の上方)へ 上昇させ、そのクランプ具 33が縮径状態へ切り換えられている。また、剛性スリーブ 2 1は進出手段 45によって上昇位置に保持されている。
基準ブロック 1に可動ブロック 2を位置決めするときには、まず、上記図 3Aのリリース 状態で可動ブロック 2を下降させてソケット孔 3を上記クランプ具 33に外嵌させ、その 可動ブロック 2を基準ブロック 1に受け止める。なお、その受け止め時には、上記の図 3Aに示すように、上記の可動ブロック 2を剛性スリーブ 21等の別の部材を介して基 準ブロック 1に受け止める場合と、その可動ブロック 2を基準ブロック 1に直接に受け 止める場合とが考えられる。
[0008] 図 3Bのロック開始状態に示すように、出力部材 48を下降させると、まず、進出手段 45によってほぼ上昇位置に保持された剛性スリーブ 21を介してクランプ具 33が拡径 (又は半径方向の外方へ移動)してソケット孔 3に接当する。
[0009] 次いで、図 4Aのロック途中状態に示すように、進出手段 45によって上向きに押圧 された剛性スリーブ 21に対して上記クランプ具 33がさらに拡径して、そのクランプ具 33が上記ソケット孔 3の内周面に密着する。
[0010] 引き続いて、図 4Bに示すように、上記の進出手段 45に抗して剛性スリーブ 21が下 降し、その剛性スリーブ 21のテーパ外面 27が前記の中心孔 20のテーパ内面 23に テーノ係合する。これにより、上記の剛性スリーブ 21は、上記テーパ係合を介して、 半径方向 (水平方向)および軸心方向 (上下方向)方向で基準ブロック 1に拘束される。 そして、可動ブロック 2は、上記の拘束状態の剛性スリーブ 21とソケット孔 3に密着し たクランプ具 33とを介して基準ブロック 1に水平方向に位置決めされる。これとほぼ同 時に、上記の剛性スリーブ 21に対して出力部材 48がさらに下降駆動され、その出力 部材 48がクランプ具 33を介して可動ブロック 2を下向きに押圧する。これにより、その 可動ブロック 2の被支持面 2aが基準ブロック 1の支持面 laに強力に押圧される。
[0011] 従って、本発明は次の長所を奏する。
可動ブロックをクランプ具と剛性スリーブとを介して基準ブロックに位置決めした後 で上記の可動ブロックを基準ブロックにクランプできるので、位置決め機能付きのクラ ンプ装置を簡素かつコンパクトに構成できる。
また、ロック時には、前記の剛性スリーブのテーパ外面が前記の中心孔 20のテー パ内面にテーパ係合することにより、その剛性スリーブを前記の基準ブロックと一体 化できる。このため、上記の剛性スリーブは、半径方向 (水平方向)の剛性が大きくな る。その結果、機械加工時の加工反力等の大きな外力が可動ブロックに作用した場 合でも、その可動ブロックを位置決め状態に保持できる。 し力も、上記の剛性スリーブは、基準ブロックとは別の独立部品として構成したので 、摩耗した場合でも安価かつ容易に交換できる。さらには、その剛性スリーブは、独 立部品であるので、材質の選択や肉厚の選定や表面処理等において設計の自由度 が大きくなるので、高精度かつ高剛性に造れる。その結果、長期間にわたってメンテ ナンスフリーで使用できるクランプ装置を提供できる。
[0012] 本発明には、例えば、図 3A又は図 5A若しくは図 9Aに示すように、次の構成をカロ えることが好ましい。
即ち、前記の中心孔 (20)の外方で前記の剛性スリーブ (21)から半径方向の外方へ フランジ部 (28)を突出させ、そのフランジ部 (28)と前記の基準ブロック (1)との間に前 記の進出手段 (45)を環状に配置する。
この場合、切粉等の異物が基準ブロック内へ侵入するのを上記の進出手段によつ て防止できる。また、その防止手段が前記の進出手段を兼用するので、クランプ装置 は、部品点数が少なくなり、簡素かつコンパクトに構成できる。
[0013] 本発明は、例えば、図 3A又は図 9Aに示すように、前記の環状の進出手段 (45)を、 ゴム又は合成樹脂等のシール用の弾性部材によって構成することが好ましい。
この場合、切粉等の異物が基準ブロック内へ侵入するのを上記の弾性部材によつ て確実に防止できる。
[0014] 本発明には、例えば図 3Aから図 4Bに示すように、次の構成をカ卩えることが好まし い。
前記の中心孔 (20)の外方で前記の剛性スリーブ (21)から半径方向の外方へフラン ジ部 (28)を突出させる。そのフランジ部 (28)に前記の可動ブロック (2)を載置した状態 では、前記進出手段 (45)が上記の可動ブロック (2)を押圧して、その可動ブロック (2) の被支持面 (2a)と前記の基準ブロック (1)の支持面 (la)との間に着座隙間 (E)が形成 されるように構成する。上記の支持面 (la)に、着座確認用の圧力流体の検出孔 (74) を開口させる。
この場合、基準ブロック力も可動ブロックが離間している状態では着座隙間が形成 され、基準ブロックに可動ブロックが着座して 、る状態では上記の着座隙間を消失さ せることが可能になるので、上記の離間状態と着座状態とを確実に区別して検出で きる。
[0015] 本発明には、例えば、同上の図 3Aから図 4Bに示すように、次の構成を加えること が好ましい。
前記の基準ブロック (1)に、ロック確認用の圧力流体の供給口 (76)を設ける。その供 給口 (76)を、前記テーパ内面 (23)と前記テーパ外面 (27)との間のロック隙間 (F)を介 して外部空間へ連通させる。上記テーパ外面 (27)が上記テーパ内面 (23)にテーパ 係合したときに上記の供給口 (76)と外部空間との連通状態を遮断するように構成す る。
この場合、リリース状態ではロック隙間が形成され、ロック状態では上記ロック隙間を 消失させることが可能なので、上記リリース状態とロック状態とを確実に区別して検出 できる。
[0016] 本発明においては、例えば、図 3A、又は図 5Aと図 5Bに示すように、前記の基準 ブロック (1)に設けた前記の中心孔 (20)の前記テーパ内面 (23)のほぼ全周に、前記 の剛性スリーブ (21)の前記テーパ外面 (27)をテーパ係合可能に構成してもよい。
[0017] また、本発明には、例えば、図 6Aと図 6B、又は図 6C若しくは図 6Dに示すように、 次の構成をカ卩えてもよい。
前記の基準ブロック (1)に設けた前記の中心孔 (20)の内周と前記の剛性スリーブ (2 1)の外周との少なくとも一方に、半径方向に向かい合う一対の突出部 (80X80)を設 ける。上記の各突出部 (80)に前記テーパ内面 (23)又は前記テーパ外面 (27)を形成 する。上記の中心孔 (20)の上記の内周と上記の剛性スリーブ (21)の上記の外周との 間に、上記の突出部 (80X80)によって区画された移動許容スペース (81X81)を半径 方向に向か ヽ合うように形成する。
[0018] 本発明においては、例えば、図 3A、又は図 5Aと図 5Cに示すように、前記クランプ 具 (33)を直径方向へ拡大および縮小可能なコレットによって構成し、上記コレット式 のクランプ具 (33)を前記の剛性スリーブ (21)の前記の突出部 (25)に先端側力 楔係 合させることが好ましい。
この発明は、前述した従来構造とは逆に、剛性スリーブにクランプ具を先端側から 楔係合させたので、その楔係合部分を先端側力 容易に覆うことが可能になった。こ のため、その楔係合部分に切粉などの異物が侵入するのを防止できる。その結果、 クランプ装置を長期間にわたってメンテナンスフリーで使用できる。
[0019] 本発明においては、例えば図 9Aから図 9Dに示すように、前記の剛性スリーブ (21) の前記の突出部 (25)の周壁に周方向へ間隔をあけて配置した複数のボール (96)に よって前記クランプ具 (33)を構成し、前記の出力部材 (48)が上記の各ボール (96)を 半径方向の外方の係合位置 (X)へ切り換えるように構成してもよ 、。
なお、前記ボール 96は、少なくとも 3つ設けることが好ましい。
この発明は次の長所を奏する。
ボール力もなるクランプ具を剛性スリーブの周壁内に配置したので、その剛性スリー ブの外周にクランプ具を配置した場合と比べると、可動ブロックのソケット孔に挿入さ れる部分を小径に造れる。このため、小径のソケット孔に好適で簡素な構成のクラン プ装置を提供できる。
また、ボール力 なるクランプ具は、コレット式のクランプ具と比べると、半径方向の 外方への移動量を大きくできる。このため、可動ブロックのソケット孔と剛性スリーブの 突出部の外周面との間の嵌合隙間を大きくすることが可能となり、そのソケット孔と剛 性スリーブとの嵌合操作が容易になる。
し力も、ボールからなるクランプ具は、面圧が大きいので、可動ブロックのソケット孔 を弾性変形または塑性変形させて上記ソケット孔に強力に密着できるので、大きなク ランプ力を確保できる。
[0020] 上記クランプ装置を利用したクランビングシステムとしては、上記各発明のいずれか に記載したクランプ装置を一つ備える場合と、特定の発明のクランプ装置だけを複数 備える場合と、異なる発明のクランプ装置同士を組み合わせる場合とが考えられる。 図面の簡単な説明
[0021] [図 1]図 1は、本発明を利用したクランビングシステムの原理を示す模式図であって、 そのクランビングシステムの横断面図である。
[図 2]図 2Aは、上記クランビングシステムの第 1クランプ装置の第 1実施形態を示し、 図 1又は図 2Bの 2A— 2A線の矢視図に相当する断面図である。 図 2Bは、上記クラ ンプ装置の平面図である。 [図 3]図 3Aは、上記クランプ装置のリリース状態を示し、上記の図 2Aの要部拡大図 である。 図 3Bは、同上クランプ装置のロック開始状態を示し、図 3Aに類似する図で ある。
[図 4]図 4Aは、上記クランプ装置のロック途中状態を示し、上記の図 3Aに類似する 図である。 図 4Bは、上記クランプ装置のロック終了状態を示し、同上の図 3Aに類 似する図である。
[図 5]図 5Aから図 5Cは、上記の第 1クランプ装置の変形例を示している。 図 5Aは、 前記図 3Aに類似する図である。 図 5Bは、上記の図 5Aの 5B— 5B線の断面図であ る。 図 5Cは、同上の図 5Aの 5C— 5C線の断面図である。
[図 6]図 6Aと図 6Bは、前記クランビングシステムの第 2クランプ装置を示している。 図 6Aは、図 6Bの 6A— 6A線の断面図であって、前記の図 5Aに類似する図である。 図 6Bは、上記の図 6Aの 6B— 6B線の断面図である。 図 6Cは、上記の第 2クラン プ装置の第 1変形例を示し、上記の図 6Bに類似する図である。 図 6Dは、同上の第 2クランプ装置の第 2変形例を示し、同上の図 6Bに類似する図である。
[図 7]図 7Aと図 7Bは、前記クランビングシステムの第 3クランプ装置を示している。 図 7Aは、前記の図 5Aに類似する部分図である。 図 7Bは、図 7Aの 7B— 7B線の 断面図である。
[図 8]図 8は、前記の第 1クランプ装置の第 2実施形態を示し、前記の図 2Aに類似す る図である。
[図 9]図 9Aから図 9Dは、上記の第 1クランプ装置の第 3実施形態を示している。 図 9Aは、そのクランプ装置のリリース状態を示し、図 9Bの 9A— 9A線の矢視図に相当 する断面図である。 図 9Bは、図 9Aの平面視の断面図である。 図 9Cは、上記クラ ンプ装置のロック状態を示し、図 9Aに類似する図である。 図 9Dは、図 9Cの平面視 の断面図である。
符号の説明
1 :基準ブロック， la :支持面， 2 :可動ブロック (ワークパレット)， 2a:被支持面， 3 :ソケ ット孔， 20 :中心孔, 21 :剛性スリーブ, 21a :筒孔, 23 :テーパ内面, 25 :突出部， 2 7 :テーパ外面， 28 :フランジ部， 33 :クランプ具， 45 :進出手段 (弾性部材)， 48 :出力 部材， 74 :圧力流体の検出孔， 76 :圧力流体の供給口， 80 :突出部， 81 :移動許容 スペース, 96 :ボール (クランプ具)， D:駆動手段， E :着座隙間， F:ロック隙間， X：係 合位置.
発明を実施するための最良の形態
[0023] 図 1から図 7Bは、本発明の一実施形態を示し、本発明のクランプ装置をワークパレ ットのクランビングシステムに適用したものを例示してある。
図 1はクランビングシステムの横断面図である。図 2Aは、上記クランビングシステム の第 1クランプ装置の立面視の断面図であって、図 1又は図 2Bの 2 A— 2 A線の矢視 図に相当する図である。図 2Bは、上記クランプ装置の平面図である。図 3Aから図 4 Bは、作動説明図である。図 5Aから図 5Cは、上記の第 1クランプ装置の変形例を示 している。図 6Aと図 6Bは、前記クランビングシステムの第 2クランプ装置を示している 。図 6Cと図 6Dは、それぞれ、上記の第 2クランプ装置の変形例を示している。図 7A と図 7Bは、前記クランビングシステムの第 3クランプ装置を示している。
[0024] この実施形態では、図 1と図 2Aに示すように、工作機械のテーブル Tに基準ブロッ ク 1を載置し、その基準ブロック 1の支持面 laに、可動ブロックとしてのワークパレット 2 の被支持面 2aを受け止めるように構成してある。その被支持面 2aには、円形のストレ 一ト孔カもなるソケット孔 3が複数開口される。ここでは、四つのソケット孔 3を図示して いる。
[0025] 上記の基準ブロック 1は、上記テーブル Tに固定したベースプレート 4を備える。そ のベースプレート 4には、上記ソケット孔 3に対応させて、位置決め機能とロック機能と を備えた第 1クランプ装置 11および第 2クランプ装置 12と、ロック機能だけを備えた 二つの第 3クランプ装置 13 · 13とが設けられる。第 1クランプ装置 11と第 2クランプ装 置 12とが対角線上に配置されると共に、二つの第 3クランプ装置 13 · 13も対角線上 に配置されている。
[0026] 上記の各クランプ装置 11 · 12· 13は、図 1に示すように、後述する環状クランプ具 3 3を楔作用によって放射状に拡径して、その環状クランプ具 33の周壁のほぼ全周を ソケット孔 3に密着させた状態で下方へ駆動して、基準ブロック 1にワークパレット 2を 固定する。 [0027] 第 1クランプ装置 11は、上記クランプ具 33の密着とほぼ同時に基準ブロック 1に対 して後述の剛性スリーブ 21(図 3A参照)を水平方向かつ垂直方向へ位置決めする。 また、第 2クランプ装置 12は、剛性スリーブ 21(図 6A参照)を基準軸心 Α·Β同士を結 ぶ直線 Lにほぼ直交する水平方向へ位置決めすると共に垂直方向へも位置決めし て、前記のワークパレット 2が上記の軸心 Αの回りに旋回するのを阻止する。なお、第 3クランプ装置 13は、基準ブロック 1に対して剛性スリーブ 21を水平方向へ移動可能 に構成してあり (図 7A及び図 7Bを参照)、このため、垂直位置決め機能だけを備え、 水平位置決め機能を備えてな ヽ。
[0028] 上記の第 1クランプ装置 11と第 2クランプ装置 12とは、後述する相違点を除いて同 一の構造であって、基本的には下記の構造が共通している。
[0029] 図 1から図 2Bに示すように、前記ベースプレート 4の装着穴 4aにハウジング 15の下 部が嵌入され、そのハウジング 15のフランジ 16が 4本の締付けボルト 17によって上 記の装着穴 4aの周壁に固定される。
上記ハウジング 15の上半部には、上下方向へ延びる中心孔 20が、基準軸心 A (図 1と図 2Aを参照)と同心状に形成される。その中心孔 20は、前記ソケット孔 3に対面 可能に配置されて 、る。上記の中心孔 20に剛性スリーブ 21が上下方向 (軸心方向） へ移動可能に挿入されて ヽる。
[0030] 上記の中心孔 20と剛性スリーブ 21とは、図 3Aの拡大図に示すように、次のように 構成されている。
上記の中心孔 20の内周の上部と下部とに、それぞれテーパ内面 23 · 23が形成さ れる。各テーパ内面 23は下方 (基端方向)へ向かうにつれて縮径されて 、る。
上記の剛性スリーブ 21は、上記の中心孔 20に挿入される基部 24と、前記ソケット 孔 3に挿入可能な突出部 25とを備える。その突出部 25は、上記の中心孔 20の上端 よりも上方 (先端方向)へ突出されている。
上記の基部 24の外周面には、上記テーパ内面 23にテーパ係合可能なテーパ外 面 27が設けられる。上記テーパ内面 23及び上記テーパ外面 27のテーパ角度は、 約 5度力も約 23度の範囲内であることが好ましく、さらに好まし 、のは約 10度から約 16度の範囲内である。 また、上記の中心孔 20の上方で前記の突出部 25の下部からフランジ部 28が半径 方向の外方へ突出される。さらに、その突出部 25の上部には、上方へ向かうにつれ て縮径するテーパ外周面 30が形成される。
[0031] 剛性スリーブ 21の上記テーパ外周面 30に環状のクランプ具 33のテーパ内周面 34 が上側力も楔係合される。そのクランプ具 33のストレート外周面 35が前記ワークパレ ット 2のソケット孔 3に挿入可能になっている。上記クランプ具 33はコレット形に形成さ れている。即ち、クランプ具 33の周壁に上下方向へ延びる一つのスリット 36を形成し てあり、これにより、そのクランプ具 33が直径方向へ拡大および縮小可能に構成され ると共に自己の弾性復元力によって縮径される。
[0032] 前記の中心孔 20の周壁の上部と前記フランジ部 28との間に弾性部材 (進出手段) 4 5が配置される。その弾性部材 45は、ゴム又は合成樹脂などのシール部材によって 構成されており、剛性スリーブ 21を上方 (先端方向)へ押圧している。上記の剛性スリ ーブ 21が所定量以上に上昇することは、その剛性スリーブ 21の下部に装着したスト ッパー 47によって阻止されて!、る。
[0033] 前記ハウジング 15内に出力部材 48が上下移動自在に挿入される。その出力部材 48は、ハウジング 15の下部のシリンダ孔 49に保密状に挿入したピストン 50と、その ピストン 50から上向きに突出されると共にロッド孔 51に保密状に挿入されたピストン口 ッド 52と、そのピストンロッド 52にネジ止めした連結ロッド 53とを備える。前記の剛性 スリーブ 21の筒孔 21aに上記の連結ロッド 53が挿入される。その連結ロッド 53の上 フランジ 56と上記の連結ロッド 53の頭部 54との間に、前記クランプ具 33の上フラン ジ 57が半径方向へ摺動可能に嵌合されている。
[0034] 図 2Aに示すように、上記ハウジング 15内には、駆動手段 Dを構成するロック手段 6 1およびリリース手段 62が設けられる。そのロック手段 61は、上記ピストン 50と、その ピストン 50の上側に形成したロック室 63とによって構成される。そのロック室 63がロッ ク用の圧油給排ロ 64へ連通される。また、上記リリース手段 62は、上記ピストン 50と 、そのピストン 50の下側に形成したリリース室 66とによって構成される。そのリリース 室 66にリリース用の圧油給排口 67が連通される。
なお、ロック用給排路 69の縦路には絞りピン 70が嵌合され、その嵌合隙間によって 絞り路を構成している。
[0035] 上記ハウジング 15の上面には周方向へ間隔をあけて複数のボス 72が上方へ突出 され、そのボス 72の上面が基準ブロック 1の支持面 laを構成している。
また、第 1クランプ装置 11には着座確認手段が設けられる。即ち、前記の支持面 la に検出孔 74を開口し、その検出孔 74に検出用の圧縮空気を供給する。そして、前 記ワークパレット 2の被支持面 2aが上記の支持面 laに接当して着座隙間 Eが消失す ると、上記の検出孔 74内の圧力が上昇する。その圧力上昇を圧力スィッチ等で検出 することによって、ワークパレット 2がハウジング 15に着座したことを確認できる。
[0036] さらに、図 2Aと図 3Aに示すように、ロック確認手段が設けられる。即ち、ロック確認 用のエアー供給口 76が、ハウジング 15内の横路 77と、下側のテーパ内面 23とテー パ外面 27との間のロック隙間 Fと、前記ストッパー 47に設けた連通溝 (図示せず)と、 上記の剛性スリーブ 21の筒孔 21aと連結ロッド 53の外周面との間の隙間と、クランプ 具 33のスリット 36とを順に通って、外部空間へ連通される。そして、テーパ内面 23に テーパ外面 27が接当して上記の連通を遮断すると、エアー供給口 76の圧力が上昇 する。その圧力上昇を圧力スィッチ等で検出することによって、クランプ具 33及び剛 性スリーブ 21が下降してロック状態であることを確認するのである。
なお、上記ストッパー 47に前記の連通溝 (図示せず)を設けるとしたが、これに代え て、上側のテーパ内面 23とテーパ外面 27との間のロック隙間 Fを連通路 (図示せず） を介して剛性スリーブ 21の筒孔 21aに連通させてもよい。
[0037] 上記の各クランプ装置 11 · 12· 13の環状クランプ具 33の周壁のほぼ全周力 剛性 スリーブ 21のテーパ外周面 30によって半径方向の外方へ拡径されるようになつてい る (図 1を参照)。
また、第 1クランプ装置 11の位置決め機構 11aは、図 2A及び図 3A (及び後述の図 5Bを参照)に示すように、前記の中心孔 20の前記テーパ内面 23のほぼ全周に、前 記の剛性スリーブ 21の前記テーパ外面 27をテーパ係合可能に構成してある。
[0038] 図 5Aから図 5Cは、上記の第 1クランプ装置 11の変形例を示している。図 5Aは、前 記の図 3Aに類似する図である。図 5Bは、上記の図 5Aの 5B— 5B線の断面図である 。図 5Cは、同上の図 5Aの 5C— 5C線の断面図である。 この場合、前記の連結ロッド 53の頭部 54とピストンロッド 52との間にパイプ 55が挟 み付けられており、そのノィプ 55内に連結ロッド 53が挿入されている。また、前記の 進出手段 45は、上下方向に積層させた複数枚の皿パネによって構成してある。さら に、前記のコレット式のクランプ 33の上半部の外周をカバー筒 58によって覆ってある 。このカバー筒 58は、切粉等の異物が前記スリット 36を通って剛性スリーブ 21の内 部へ侵入するのを防止してある。
[0039] 図 6A及び図 6Bに示すように、前記の第 2クランプ装置 12の位置決め機構 12aは、 前記の第 1クランプ装置 11の位置決め機構 11aとは次の構造が異なる。図 6Aは、図 6Bの 6A— 6A線の断面図であって、前記の図 5Aに類似する図である。図 6Bは、上 記の図 6Aの 6B— 6B線の断面図である。
前記の剛性スリーブ 21の外周に、半径方向に向か 、合う一対の突出部 80 · 80が 設けられ、各突出部 80に前記テーパ外面 27が形成される。そして、上記の中心孔 2 0の上記の内周と上記の剛'性スリーブ 21の上記の外周との間に、上記の突出部 SO- SOによって区画された移動許容スペース 81 · 81が半径方向に向かい合うように形成 されている。これにより、剛性スリーブ 21は、上記突出部 80· 80の対面方向に嵌合隙 間を無くすように機能し、一方、その対面方向に対して直交する半径方向へ剛性スリ ーブ 21が移動することが許容される。なお、図 6Αと図 6Β中の参照数字 82は回り止 めピンである。
[0040] 図 6Cは、上記の位置決め機構 12aの第 1変形例を示している。この場合、前記の 中心孔 20の内周に、半径方向に向かい合う一対の突出部 80· 80が設けられ、各突 出部 80に前記テーパ内面 23が形成される。また、前記の一対の移動許容スペース 81 · 81も図 6Βと同様に形成されている。
[0041] 図 6Dの第 2変形例は、上記の図 6Cの第 1変形例を次のように変更したものである 。即ち、前記テーパ内面 23と前記テーパ外面 27とが、円周面に代えて平面で構成さ れている。
[0042] 前記の第 3クランプ装置 13は、図 7Αと図 7Βに示すように、上記の第 1クランプ装置 11とは次の構造が異なる。
前記の中心孔 20の内周面と剛性スリーブ 21の外周面との両周面が上下方向ヘス トレートに形成され、これら両周面の間に、その剛性スリーブ 21が半径方向へ移動す るのを許容する環状隙間 Gが設けられる。これにより、前記ソケット孔 3の軸心と中心 孔 20の軸心との心ズレを吸収できる。
なお、環状ゴム製の進出手段 45の外周にはダストシール 46を装着してある。
[0043] 上記の各クランプ装置 11 · 12· 13は、ほぼ同様に、次のように作動する。
上記の図 2Aと図 3Aのリリース状態では、ロック室 63の圧油を排出すると共にリリー ス室 66へ圧油を供給している。これにより、ピストン 50が連結ロッド 53を介して環状ク ランプ具 33を上昇させ、そのクランプ具 33が縮径状態へ切り換えられている。剛性ス リーブ 21は、進出手段としての弾性部材 45によって進出ストロークだけ上昇して、上 記クランプ具 33に軽くテーパ係合するか又は上記クランプ具 33に僅かな隙間をあけ て対面している。
[0044] 基準ブロック 1にワークパレット 2を位置決めするときには、まず、図 1と図 2A (及び 図 3A)に示すように、上記リリース状態でワークパレット 2を下降させてソケット孔 3を上 記クランプ具 33に外嵌させ，そのワークパレット 2を剛性スリーブ 21のフランジ部 28 によって受け止める。この状態では、支持面 laと被支持面 2aとの間には前記の着座 隙間 Eが形成されている。また、図 3Aに示すように、テーパ内面 23とテーパ外面 27 との間には前記ロック隙間 Fが形成され、ピストンロッド 52の上端面と剛性スリーブ 21 の下端面との間には微小な接当隙間 N1が形成されて 、る。
なお、上記のようにロック隙間 Fを設けたので、ワークパレット 2のソケット孔 3を上記 クランプ具 33に嵌合させるときに、そのソケット孔 3の軸心と剛性スリーブ 21の軸心と の心ズレを許容できる。
[0045] 次いで、前記リリース室 66の圧油を排出すると共に前記ロック室 63へ圧油を供給 する。すると、ピストン 50が連結ロッド 53を介してクランプ具 33を下降させ、そのクラ ンプ具 33の前記テーパ内周面 34が剛性スリーブ 21のテーパ外周面 30に楔係合し ていく。
[0046] これにより、図 3Bに示すように、前記の弾性部材 45の付勢力によってほぼ上昇位 置に保持された剛性スリーブ 21に対してクランプ具 33が拡径して前記のソケット孔 3 に接当する。この図 3Bのロック開始状態では、ピストンロッド 52の上端面と剛性スリー ブ 21の下端面との間には、図 3Aの前記の接当隙間 N1よりも大きい接当隙間 N2が 形成されている。
[0047] 次いで、図 4Aに示すように、そのクランプ具 33が、剛性スリーブ 21を介して弾性部 材 45を下方へ圧縮しながら拡径して上記ソケット孔 3に密着する。これとほぼ同時に 、前記ワークパレット 2の被支持面 2aが前記の基準ブロック 1の前記の支持面 laに接 当する。そして、この図 4Aのロック途中状態では、前記ストッパー 47の上方に、前記 の図 3Bの着座隙間 Eに相当する下降ストローク Mlが形成され、ピストンロッド 52の 上端面と剛性スリーブ 21の下端面との間には、前記の図 3Bの接当隙間 N2よりも少 し大き 、接当隙間 N3が形成されて 、る。
[0048] 引き続いて、図 4Bに示すように、上記ソケット孔 3の内周面に対して上記クランプ具 33が下方へ摺動しながら移動して、そのクランプ具 33が前記の弾性部材 45を圧縮 しながら剛性スリーブ 21をさらに下降させていく。そして、その剛性スリーブ 21が前記 の進出ストロークに相当する下降ストローク M2だけ下降したときに、上記の剛性スリ ーブ 21のテーパ面 27が中心孔 20のテーパ内面 23にテーパ係合する。
これにより、上記の剛性スリーブ 21は、上記テーパ係合を介して、半径方向 (水平 方向)および軸心方向 (上下方向)方向で基準ブロック 1に拘束される。そして、ワーク パレット 2は、上記の拘束状態の剛性スリーブ 21とソケット孔 3に密着したクランプ具 3 3とを介して前記ハウジング 15に水平方向に位置決めされる。
[0049] これとほぼ同時に、上記の剛性スリーブ 21に対して出力部材 48がさらに下降駆動 されることにより、上記ハウジング 15に受け止められた剛性スリーブ 21のテーパ外周 面 30にクランプ具 33のテーパ内周面 34が強力に楔係合して拡径して、そのクランプ 具 33のストレート外周面 35が前記ソケット孔 3に強力に密着する。そして、連結ロッド 53が上記の強力に密着したクランプ具 33を介して前記ワークパレット 2の被支持面 2 aを前記の基準ブロック 1の支持面 1 aに強力に押圧する。
[0050] 上記の図 4Bのロック終了状態では、上記の剛性スリーブ 21のテーパ外面 27が中 心孔 20のテーパ内面 23にテーノ係合することにより、ロック確認用エアー供給口 76 の圧力が上昇し、その圧力上昇を検出することにより、ロック状態であることを確認で きる。また、被支持面 2aが支持面 laに接当することにより、検出孔 74の圧力が上昇 し、その圧力上昇を検出することにより、ワークパレット 2が着座していることを確認で きる。
[0051] なお、前記図 3Aのリリース状態および図 3Bのロック開始時において、上記の支持 面 laと上記の被支持面 2aとがほぼ完全に接当するようにしてもよい。この場合、その ロック移動時にクランプ具 33が次のように作動する。
クランプ具 33は、上記ソケット孔 3に密着した後、そのソケット孔 3に対して摺動しな がら下降していく。そして、前述したように、剛性スリーブ 21のテーパ外面 27がテー パ内面 23にテーパ係合したときに、クランプ具 33がソケット孔 3に強力に密着し、そ のクランプ具 33が上記ワークパレット 2を上記の基準ブロック 1へ強力に押圧する。
[0052] 上記の第 1クランプ装置 11と第 2クランプ装置 12の作動と同時に、ロック機能だけを 備えた前記二つの第 3クランプ装置 13 · 13が上記クランプ具 33を介して上記ワーク パレット 2を前記の基準ブロック 1に強力に固定するのである。
上記ロック状態から前記リリース状態へ切り換えるときには、前述したように前記ロッ ク室 63の圧油を排出すると共に前記リリース室 66へ圧油を供給すればよい。これに より、ピストン 50が連結ロッド 53を介してクランプ具 33を上昇させて、そのクランプ具 3 3が自己の弾性復元力によって縮径するので、前記ロック状態が解除される。
なお、上記リリース駆動時には、図 3Aに示す前記の接当隙間 N1を無くして、ピスト ンロッド 52が剛性スリーブ 21を強制的に押し上げるようにしてもよい。
[0053] 図 8と図 9Aから図 9Dとは、それぞれ、本発明に係る第 1クランプ装置 11の第 2実施 形態と第 3実施形態とを示している。これらの別の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あり、上述 した第 1実施形態とは異なる構成について説明する。
[0054] 図 8の第 2実施形態は、前記の図 2Aに類似する図である。この場合、前記の駆動 手段 Dを人力式に構成してある。
より詳しくいえば、前記の連結ロッド 53の下部が、前記ベースプレート 4のネジ孔 88 に螺合される。そして、ロック駆動時には、連結ロッド 53の頭部 54の入力穴 89に六 角レンチ 90を挿入して連結ロッド 53を平面視で時計回りの方向へ回転させる。する と、その頭部 54が前記クランプ具 33を拡径させながら下降させるのである。 また、弾性部材 (進出手段) 45は、断面視で横 U字状に形成されている。
なお、上記ベースプレート 4とハウジング 15は、例示したように別体に構成すること に代えて、一体に形成することも可能である。
[0055] 上記の各実施形態のクランプ具 33は、各周壁に一つのスリット 36を設けたものに 代えて、各周壁の上面と下面に交互に開口する複数の貫通溝を周方向へ複数設け たものであってよい。また、上記クランプ具 33を、周方向へ並べた複数の分割体によ つて構成することも可能である。
なお、上記クランプ具 33の外面は、上下方向にストレートに形成することに代えて、 鋸刃状または凹凸状に形成してもよい。また、上記クランプ具 33は、上述した構造に 限定されるものではなぐ公知の各種構造を採用できることは勿論である。
[0056] 図 9Aから図 9Dは、第 1クランプ装置 11の第 3実施形態を示している。図 9Aは、そ のクランプ装置 11のリリース状態を示し、図 9Bの 9 A— 9 A線の矢視図に相当する断 面図である。図 9Bは、図 9Aの平面視の断面図である。図 9Cは、上記クランプ装置 のロック状態を示し、図 9Aに類似する図である。図 9Dは、図 9Cの平面視の断面図 である。
[0057] 前記の剛性スリーブ 21は、頂壁 2 lbを備えている。また、その剛性スリーブ 21の前 記の突出部 25の周壁 25aに、半径方向へ延びる 3つの貫通孔 95が周方向へ間隔を あけて形成される。各貫通孔 95にボール 96が半径方向へ移動可能に挿入される。 その貫通孔 95の外端部を縮径することにより、上記ボール 96が外方へ抜け出るのを 防止してある。上記の複数のボール 96が前記クランプ具 33を構成して 、る。
前記の出力部材 48の前記の連結ロッド 53の上部 (先端部)には、上記の各ボール 9 6に対応させて、上下方向へ延びる溝 97が形成される。その溝 97は出力面 98と退 避面 99とを備えている。
[0058] 図 9Aと図 9Bのリリース状態では、前記の剛性スリーブ 21は、前記の弾性部材 45 の付勢力によって上昇位置に保持されている。また、その剛性スリーブ 21に対して前 記の出力部材 48が上昇し、上記の退避面 99が上記ボール 96に対面している。この ため、各ボール 96が半径方向の内方の係合解除位置 Yに切り換え可能になってい る (ここでは、ボール 96が既に係合解除位置 Yに切り換わった状態を示して 、る)。 [0059] 基準ブロック 1にワークパレット 2を位置決めするときには、まず、図 9Aに示すように 、上記リリース状態でワークパレット 2を下降させてソケット孔 3を上記の複数のボール 96に外嵌させ、そのワークパレット 2を剛性スリーブ 21のフランジ部 28によって受け 止める。
この状態では、支持面 laと被支持面 2aとの間には前記の着座隙間 Eが形成され、 テーパ内面 23とテーパ外面 27との間には前記ロック隙間 Fが形成されている。
[0060] ロック駆動時には、前記の出力部材 48を下降させる。すると、前記の連結ロッド 53 の出力面 98が上記ボール 96を外方へ押し出していく。これにより、上記の剛性スリ ーブ 21の貫通孔 95内を上記ボール 96が半径方向の外方へ移動し、各ボール 96が 前記のソケット孔 3に接当する。
[0061] 次いで、図 9C及び図 9Dに示すように、半径方向の外方の係合位置 Xへ切り換えら れたボール 96が、剛性スリーブ 21を介して弾性部材 45を下方へ圧縮しながら上記 ソケット孔 3に密着し、これとほぼ同時に、前記ワークパレット 2の被支持面 2aが前記 の基準ブロック 1の前記の支持面 1 aに接当する。
引き続いて、上記ソケット孔 3の内周面に対して上記の複数のボール 96が下方へ 摺動しながら (又は、上記ボール 96が上記ソケット孔 3の内周面を弾性変形または塑 性変形させながら)移動すると共に、上記の複数のボール 96が前記の弾性部材 45に 抗して上記の剛性スリーブ 21をさらに下降させていき、その剛性スリーブ 21のテーパ 外面 27が中心孔 20のテーパ内面 23にテーパ係合する。
これにより、上記の剛性スリーブ 21は、上記テーパ係合を介して、半径方向 (水平 方向)および軸心方向 (上下方向)で基準ブロック 1に拘束される。そして、ワークパレ ット 2は、上記の拘束状態の剛性スリーブ 21とソケット孔 3に密着した複数のボール 9 6を介して前記ハウジング 15に水平方向に位置決めされる。
[0062] これとほぼ同時に、上記の剛性スリーブ 21に対して出力部材 48がさらに下降駆動 されることにより、上記の複数のボール 96が前記ソケット孔 3に強力に密着する。そし て、連結ロッド 53が上記の強力に密着したボール 96を介して前記ワークパレット 2の 被支持面 2aを前記の基準ブロック 1の支持面 1 aに強力に押圧する。
なお、前記貫通孔 95及びボール 96の各設置数は、 3つ設けることに代えて、 2つ 又は 4つ以上設けてもよい。
[0063] 上記の各実施形態や変形例は次のように変更可能である。
前記の中心孔 20のテーパ内面 23は、上下方向に 2つ又は 1つ設けることに代えて 、 3つ以上設けてもよい。
その中心孔 20のテーパ内面 23や剛性スリーブ 21のテーパ外面 27は、断面視で 円形のテーパ面が好ましいが、これに代えて、楕円形のテーパ面であってもよぐ又 は、周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の傾斜形の楔面であってもよい。こ の場合、上記テーパ内面 23やテーパ外面 27には、周方向へ所定の間隔をあけて複 数の傾斜溝を配置して、その傾斜溝の底壁によって上記の楔面を構成してもよ 、。
[0064] 前記の進出手段 45は、前記の剛性スリーブ 21を上方 (先端方向)へ押圧するもので あればよい。従って、その進出手段 45は、その剛性スリーブ 21の前記フランジ部 28 と前記ハウジング 15との間に装着することに代えて、剛性スリーブ 21の下部と前記ハ ウジング 15との間に装着してもよい。また、上記の進出手段 45は、例示したゴム等の 弾性部材ゃ皿パネ等のパネに代えて、又は、これにカ卩えて、圧縮空気や圧油等の圧 力流体とピストンとの組み合わせを利用してもよ 、。
[0065] 上記の各クランプ装置 11 · 12 · 13にクリーニング手段を設けて、前記の支持面 laと 被支持面 2aとの接当部や、前記のソケット孔 3とクランプ具 33との嵌合部や、前記ボ ール 96と貫通孔 95との嵌合部や、前記テーパ内面 23やテーパ外面 27との各嵌合 面などを圧縮空気等の圧力流体によってクリーニングすることが好ましい。
クランビングシステムにお 、ては、ロック機能だけを備えた前記の第 3クランプ装置 1 3は、例示した二つに代えて、一つだけ設置してもよぐ又は三つ以上設置してもよい 。その第 3クランプ装置 13は、例示の構造に限定されるものではなぐ別の種類のク ランプであってもよい。
[0066] 各クランプ装置 11 · 12 · 13の駆動形式は、例示した油圧複動式に代えて、パネロッ クかつ油圧リリース式、又は、油圧ロックかつパネリリース式であってもよい。
ロック又はリリースに使用する圧力流体は、例示の圧油に代えて、圧縮空気等のガ スであってもよい。また、クリーニング用の圧力流体は、例示の圧縮空気に代えて、窒 素等のガスや液体であってもよ 、。 前記のロック駆動時におけるクランプの引き下げ力を十分に大きい値に設定した場 合には、上記の第 3クランプ装置 13を省略可能である。
また、クランビングシステムにおいては、前記の第 1クランプ装置 11を複数設置する と共に前記の第 2クランプ装置 12を複数設置してもよい。さらに、第 1クランプ装置 11 と第 2クランプ装置 12の両者のうちのいずれか一方だけを複数設置してもよい。
[0067] 上記の複数のクランプ装置を並べて設置する方向としては、円周方向や直線方向 などが考えられる。
前記の支持面 laは、前記ハウジング 15のボス 72の上面に設けることに代えて、前 記ベースプレート 4に設けてもよ!、。
また、上記ハウジング 15と前記ベースプレート 4とは、別体に形成することに代えて 、一体に形成してもよい。
[0068] 前記の基準ブロックと可動ブロックとの組み合わせは、例示したベースプレート 4と ワークパレット 2の組み合わせに代えて、工作機械のテーブルとワークパレットの組み 合わせ、ワークパレットと治具ベースの組み合わせ、治具ベースとワークピースの組 み合わせ、溶接治具等の作業用治具とワークピース等の作業物の組み合わせであ つてもよい。また、本発明は、レーザー加工機や放電加工機などの各種の加工機械 のワークピース ·ツール等の位置決めにも適用可能である。
なお、本発明のクランプ装置は、複数セットで使用することに代えて、 1セットだけで 使用できることは勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] ソケット孔 (3)を有する可動ブロック (2)を基準ブロック (1)にクランプする装置であって 上記の基準ブロック (1)に、基端方向へ狭まるテーパ内面 (23)を有する中心孔 (20) を、上記ソケット孔 (3)に対面可能に設け、
上記の中心孔 (20)の上記テーパ内面 (23)にテーパ係合可能なテーパ外面 (27)と 同上の中心孔 (20)よりも先端方向へ突出されて前記ソケット孔 (3)に挿入可能な突出 部 (25)と軸心方向へ延びる筒孔 (21a)とを有する剛性スリーブ (21)を、その軸心方向 へ所定範囲内で移動可能なように上記の基準ブロック (1)に支持し、
上記の剛性スリーブ (21)を進出手段 (45)によって先端方向へ押圧し、
上記の剛性スリーブ (21)の前記の筒孔 (21a)に出力部材 (48)を挿入し、その出力 部材 (48)を、前記ソケット孔 (3)に挿入されるように前記の突出部 (25)に設けたクラン プ具 (33)に連結可能に構成し、
駆動手段 (D)が上記の出力部材 (48)を基端方向へ移動させることにより、その出力 部材 (48)が、前記の進出手段 (45)に抗して上記クランプ具 (33)を基端方向かつ半径 方向の外方へロック移動させると共に、前記の剛性スリーブ (21)の前記テーパ外面（ 27)を前記の中心孔 (20)の前記テーパ内面 (23)にテーパ係合させる、ことを特徴とす るクランプ装置。
[2] 請求項 1のクランプ装置において、
前記の中心孔 (20)の外方で前記の剛性スリーブ (21)から半径方向の外方へフラン ジ部 (28)を突出させ、そのフランジ部 (28)と前記の基準ブロック (1)との間に前記の進 出手段 (45)を環状に配置した、ことを特徴とするクランプ装置。
[3] 請求項 2のクランプ装置において、
前記の環状の進出手段 (45)を、ゴム又は合成樹脂等のシール用の弾性部材によ つて構成した、ことを特徴とするクランプ装置。
[4] 請求項 1のクランプ装置において、
前記の中心孔 (20)の外方で前記の剛性スリーブ (21)から半径方向の外方へフラン ジ部 (28)を突出させ、そのフランジ部 (28)に前記の可動ブロック (2)を載置した状態で は、前記進出手段 (45)が上記の可動ブロック (2)を押圧して、その可動ブロック (2)の 被支持面 (2a)と前記の基準ブロック (1)の支持面 (la)との間に着座隙間 (E)が形成さ れるように構成し、
上記の支持面 (la)に、着座確認用の圧力流体の検出孔 (74)を開口させた、ことを 特徴とするクランプ装置。
[5] 請求項 1のクランプ装置において、
前記の基準ブロック (1)に、ロック確認用の圧力流体の供給口 (76)を設け、その供 給口 (76)を、前記テーパ内面 (23)と前記テーパ外面 (27)との間のロック隙間 (F)を介 して外部空間へ連通させ、上記テーパ外面 (27)が上記テーパ内面 (23)にテーパ係 合したときに上記の供給口 (76)と外部空間との連通状態を遮断するように構成した、 ことを特徴とするクランプ装置。
[6] 請求項 1から 5の!、ずれかのクランプ装置にお!ヽて、
前記の基準ブロック (1)に設けた前記の中心孔 (20)の前記テーパ内面 (23)のほぼ 全周に、前記の剛性スリーブ (21)の前記テーパ外面 (27)をテーパ係合可能に構成し た、ことを特徴とするクランプ装置。
[7] 請求項 1から 5の!、ずれかのクランプ装置にお!ヽて、
前記の基準ブロック (1)に設けた前記の中心孔 (20)の内周と前記の剛性スリーブ (2 1)の外周との少なくとも一方に、半径方向に向かい合う一対の突出部 (80X80)を設 け、上記の各突出部 (80)に前記テーパ内面 (23)又は前記テーパ外面 (27)を形成し 上記の中心孔 (20)の上記の内周と上記の剛性スリーブ (21)の上記の外周との間に 、上記の突出部 (80X80)によって区画された移動許容スペース (81)(81)を半径方向 に向か!/、合うように形成した、ことを特徴とするクランプ装置。
[8] 請求項 1から 5の!、ずれかのクランプ装置にお!ヽて、
前記クランプ具 (33)を直径方向へ拡大および縮小可能なコレットによって構成し、 上記コレット式のクランプ具 (33)を前記の剛性スリーブ (21)の前記の突出部 (25)に先 端側から楔係合させた、ことを特徴とするクランプ装置。
[9] 請求項 1から 5の!、ずれかのクランプ装置にお!ヽて、 前記の剛性スリーブ (21)の前記の突出部 (25)の周壁に周方向へ間隔をあけて配 置した複数のボール (96)によって前記クランプ具 (33)を構成し、前記の出力部材 (48 )が上記の各ボール (96)を半径方向の外方の係合位置 (X)へ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。
[10] 請求項 9のクランプ装置において、
前記ボール (96)を少なくとも 3つ設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
[11] 請求項 1から 5のいずれかに記載したクランプ装置を少なくとも一つ備える、ことを特 徴とするクランビングシステム。
[12] 請求項 6のクランプ装置を一つ備えると共に、請求項 7のクランプ装置を一つ備える 、ことを特徴とするクランビングシステム。
[13] 請求項 7のクランプ装置を少なくとも二つ備える、ことを特徴とするクランビングシス テム。
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