WO2009130854A1

WO2009130854A1 - クランプ装置

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Publication number: WO2009130854A1
Application number: PCT/JP2009/001564
Authority: WO
Inventors: 川上孝幸
Original assignee: パスカルエンジニアリング株式会社
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-29
Also published as: TW201000251A; US20110031670A1; EP2275226A4; JP2009279745A; KR20100134706A; CN102015202A; EP2275226B1; EP2275226A1; CN102015202B; JP5346542B2; KR101551368B1; US8517360B2; TWI442993B

Abstract

　クランプ装置（Ｃ）は、グリップ部材（２０）を拡径させる際にこのグリップ部材（２０）を支持するサポート機構（４０）と、グリップ部材（２０）とクランプロッド（３０）を軸心方向へ進退駆動可能なクランプ用油圧シリンダ（６０）と、グリップ部材（２０）とクランプロッド（３０）とサポート機構（４０）とクランプ用油圧シリンダ（６０）とが組み込まれる本体部材（１０）とを備え、グリップ部材（２０）及びクランプロッド（３０）とサポート機構（４０）が本体部材（１０）の一端近傍部に配設され、グリップ部材（２０）とクランプロッド（３０）の軸心（Ａ）がクランプ用油圧シリンダ（６０）の軸心（Ｂ）からクランプロッド（２０）と直交方向にオフセットしている。

Description

クランプ装置

　本発明は、クランプ装置、特にワークの穴にグリップ部材のグリップ爪部を拡径により係合させて着座面の方へ引き付けることでワークをクランプするクランプ装置に関する。

　ワークの全面や外周部全周に亙って機械加工するような場合には、ワークの端部を上方から押圧具で押圧する形式のクランプ装置を採用することができないため、上記のようなクランプ装置（所謂、ホールクランプ）が採用される。このクランプ装置では、ブロック状のクランプ本体の上端部にワークを着座させる着座面がグリップ部材を囲む状態に形成され、ワーク投入時にワークを着座面に搭載して支持し、ワークの穴にグリップ部材のグリップ爪部と、このグリップ部材に挿入されたテーパ軸部を有するクランプロッドを挿入し、クランプロッドを着座面側へ引き付けることで、テーパ軸部によりグリップ爪部を拡径させて穴の内周面に係合させてから、そのグリップ部材をクランプロッドにより更に着座面側へ引き付けることで、ワークを着座面に固定する。

　特許文献１，２には、上記のようなクランプ装置が開示されている。特に、特許文献１に記載されたクランプ装置では、ワークの穴の位置のバラツキ（製作誤差）に対処するために、グリップ部材と、テーパ軸部を有するクランプロッドを軸心と直交方向へ可動に構成し、ワークの穴の位置が本来の正規の位置から多少ズレている場合にも、確実にクランプ可能に構成してある。

　ところで、特許文献１，２のクランプ装置と同様に、この種のクランプ装置は、グリップ部材、クランプロッド、クランプ用油圧シリンダ、これらが組み込まれるクランプ本体とを有し、通常、ブロック状のクランプ本体の内部の下部の中心付近にクランプ用油圧シリンダが設けられ、このクランプ用油圧シリンダの上方に、グリップ部材とクランプロッドが配設され、グリップ部材及びクランプロッドと、クランプ用油圧シリンダとは共通の軸心を有する。しかも、クランプ本体の上端のグリップ部材の外周側には、前記着座面も形成されるうえ、クランプ用油圧シリンダも十分な容量を有するものが採用される。
特許第３５５００１０号公報ドイツ特許第４０２０９８１号公報

　ところで、図２１に示すように、クランプ対象のワーク１００が、例えば容器部分１０１の上端にフランジ部１０２を有し、このようなワーク１００のフランジ部１０２の上面を切削加工するような場合、フランジ部１０２のボルト穴１０３に、クランプ装置のグリップ爪部とクランプロッドのテーパ軸部を挿入することになる。しかし、従来のクランプ装置のように、ブロック状のクランプ本体の上端の中央部からグリップ部材が１０～３０ｍｍ突出するようなクランプ装置では、クランプ本体とワーク１００の容器部分１０１が干渉するため、そのワーク１００をクランプすることが到底不可能である。

　上記のようなワーク以外に、フランジ部の切削加工しない裏面側において、ボルト穴の付近にも複数のリブが形成されているような場合、リブ間の間隔が狭い場合にはそのリブとリブの間にクランプ本体をセットすることができないため、従来のクランプ装置によってはクランプすることができない。

　本発明の目的は、クランプ本体をワークに干渉させることなくクランプ可能なクランプ装置、使用上の汎用性を高めたクランプ装置等を提供することである。

　本発明に係るクランプ装置は、径方向に拡縮可能に構成され且つワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能な環状のグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を含むクランプロッドとを有するクランプ装置において、前記グリップ部材を拡径させる際にこのグリップ部材を支持するサポート機構と、前記グリップ部材とクランプロッドを軸心方向へ進退駆動可能なクランプ用流体圧シリンダと、前記グリップ部材とクランプロッドとサポート機構と流体圧シリンダとが組み込まれる本体部材とを備え、前記グリップ部材及びクランプロッドとサポート機構が前記本体部材の一端近傍部に配設され、前記グリップ部材とクランプロッドの軸心が前記流体圧シリンダの軸心から前記クランプロッドと直交方向にオフセットしていることを特徴としている。

　ワークをクランプする際、ワークを本体部材に着座させ、サポート機構によりグリップ部材を支持した状態で、クランプ用流体圧シリンダによりクランプロッドを退入側へ移動させることにより、グリップ部材を拡径させ、次にクランプ用流体圧シリンダによりクランプロッドとグリップ部材を退入側へ移動駆動すると、ワークが本体部材に固定される。

　本発明のクランプ装置によれば、グリップ部材及びクランプロッドとサポート機構が、本体部材の一端近傍部に配設され、グリップ部材とクランプロッドの軸心がクランプ用流体圧シリンダの軸心から前記クランプロッドと直交方向にオフセットしているため、ワークの外周フランジ部の穴をクランプするような場合には、本体部材の一端近傍部と、それに配設されたグリップ部材及びクランプロッドとサポート機構とを外周フランジ部の穴に対応するように配置してクランプ装置でワークをクランプすることができる。

　この場合、クランプ装置の本体部材の大部分は、ワークの輪郭よりも外側に位置させることにより、本体部材とワークの外周フランジ部以外の部分との干渉を確実に防止することができる。このワークが、外周フランジ部の内側から下方へ膨らむ容器部分を有するようなワークであってもクランプ可能であるし、平板的なワークであっても従来のクランプ装置と同様にクランプ可能である。つまり、このクランプ装置は、種々の形状、構造のワークをクランプ可能であり、使用上の汎用性に優れる。

　本発明の上記の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（１）前記グリップ部材とクランプロッドはクランプロッドと直交方向へ可動に構成される。この構成によれば、ワークの穴の製作誤差による穴の位置にバラツキがあっても、グリップ部材とクランプロッドはクランプロッドと直交方向へ移動することで、穴の位置のバラツキを吸収でき、クランプすることができる。

（２）前記クランプロッドと前記流体圧シリンダのピストン部材を連動連結するＬ形のＬ形連結部材を設けている。この構成によれば、流体圧シリンダの駆動力をクランプロッドに確実に伝達することができる。　

（３）前記サポート機構は、グリップ部材の基端面を支持し且つクランプロッドが挿通する支持壁部とこの支持壁部からグリップ部材と反対方向へ延びる筒壁部とを含むサポート部材と、このサポート部材を支持するサポート用流体圧シリンダとを備える。この構成によれば、サポート用流体圧シリンダによりサポート部材を介してグリップ部材を支持することができ、簡単な構造のサポート機構となる。

（４）前記サポート用流体圧シリンダは、本体部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びて前記Ｌ形連結部材の縦穴に相対移動可能に挿入されたピストンロッドとを含むピストン部材とを有し、前記サポート機構は、前記Ｌ形連結部材の縦長の長円孔に配設されて前記ピストンロッドの先端に当接すると共にサポート部材の基端に当接するピン部材を備える。この構成によれば、サポート用流体圧シリンダにより、ピン部材を介してサポート部材を支持することができ、上記の縦長の長円孔を介してサポート用流体圧シリンダの動作と、クランプ用流体圧シリンダの動作とを分断できる。

（５）前記サポート用流体圧シリンダは、本体部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びてサポート部材の基端を支持する水平断面が半円形又はＵ形のピストンロッドとを含むピストン部材とを有する。この構成によれば、サポート用流体圧シリンダにより、ピストン部材のピストンロッドを介してサポート部材を支持することができる。

（６）前記Ｌ形連結部材が、前記クランプ用流体圧シリンダのピストン部材と一体の横向部材と、前記グリップ部材及びクランプロッドと同軸で且つ横向部材の端部に螺合された縦向部材とを有し、前記サポート用流体圧シリンダは、縦向部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びて縦向部材の縦穴に相対移動可能に挿入されたピストンロッドとを含むピストン部材とを有し、前記サポート機構は、縦向部材の縦長の長円孔に配設されてサポート用流体圧シリンダのピストンロッドの先端近傍部を貫通すると共にサポート部材の基端に当接するピン部材を備える。この構成によれば、サポート用流体圧シリンダによりピン部材を介してサポート部材を支持することができる。

（７）前記本体部材の前記一端近傍部に、クランプロッド進出方向へ所定長さ突出する円筒部が形成され、この円筒部にグリップ部材とクランプロッドとサポート部材とが組み込まれる。この構成によれば、ワークのリブとリブ間の空間や、ワークの円筒穴的な空間に円筒部を挿入した状態で、ワークをクランプすることも可能で、一層汎用性に優れる。

（８）前記サポート機構は、グリップ部材の基端面を支持するサポート部材と、このサポート部材を支持するサポート用流体圧シリンダとを備え、前記クランプ用流体圧シリンダのクランプ作動時に、サポート用流体圧シリンダのピストン部材の異常な下降を検知してクランプ異常を検知するクランプ異常検知手段を設けている。この構成によれば、クランプ作動時にクランプ異常を検知することができる。

（９）前記クランプ異常検知手段は、前記サポート用流体圧シリンダのピストン部材のピストン部の上端部に形成された封止用鍔部と、前記本体部材のうちの前記封止用鍔部に下方から対向する対向壁部に開口されたエア噴出口、および本体部材に形成されエア噴出口に連なるエア通路と、このエア通路に加圧エアを供給する加圧エア供給手段と、前記エア通路内の加圧エアのエア圧の上昇を検出するエア圧検出手段とを備える。この構成によれば、クランプ異常時に、サポート用流体圧シリンダのピストン部材が異常に下降する点に着目して簡単な構成のクランプ異常検知手段を実現することができた。

本発明の実施例１のクランプ装置の斜視図である。図１のクランプ装置の平面図である。図１のクランプ装置の縦断面図である。図３のIV－IV線断面図である。図１のクランプ装置の横断面図である。図１のクランプ装置の下部の縦断面図である。図１のクランプ装置の下部の縦断面図である。４つのクランプ装置とワークの平面図である。図８のワークとクランプ装置の縦断面図である。実施例２のクランプ装置の図３相当図である。クランプ異常発生例を説明する為の要部断面図である。別のクランプ異常発生例を説明する為の要部断面図である。サポート用油圧シリンダのピストン部の封止用鍔部でエア噴出口を塞いだ状態を示す要部断面図である。図１０のクランプ装置の図４相当図である。図１０のクランプ装置の図５相当図である。実施例３のクランプ装置の図３相当図である。図１３のクランプ装置の図４相当図である。図１３のクランプ装置の図５相当図である。図１３のクランプ装置の図６相当図である。図１３のクランプ装置の図７相当図である。従来技術に係るワークの斜視図である。

Ｃ，Ｃａ，ＣＢ　　　クランプ装置
１０　　　　　　本体部材
１８　　　　　　円筒部
２０　　　　　　グリップ部材
３０　　　　　　クランプロッド
３１　　　　　　テーパ軸部
４０，４０Ａ，４０Ｂ　　　　サポート機構
４１　　　　　　サポート部材
４１ａ　　　　　支持壁部
４１ｂ　　　　　筒壁部
４２，４２Ａ，４２Ｂ　　　サポート用油圧シリンダ
４３　　　　　　シリンダ孔
４４，４４Ｂ　　サポート用油室
４５，４５Ａ，４５Ｂ　　ピストン部材
４５ａ，４５ｃ，４５ｅ　ピストン部
４５ｂ，４５ｄ，４５ｆ　ピストンロッド
４５ｚ　　　　　封止用鍔部
４６，４６Ｂ　　ピン部材
６０，６０Ｂ　　クランプ用油圧シリンダ
８０，８０Ａ，８０Ｂ　　　　Ｌ形連結部材
８０ａ　　　　　　横向部材
８７，８７Ｂ　　　長円孔
８８　　　　　　　縦向部材
９０　　　　　　　クランプ異常検知手段
９１　　　　　　　エア噴出口
９２　　　　　　　エア通路
９２Ａ　　　　　　外部エア通路
９３　　　　　　　加圧エア供給装置
９４　　　　　　　圧力スイッチ

　以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例に基づいて説明する。

　以下、本発明の実施例１について図面に基づいて説明する。
　本発明に係るクランプ装置は、ワークの穴にグリップ部材のグリップ爪部を係合させてクランプする形式のクランプ装置（略称、ホールクランプ）である。
　図１～図５に示すように、このクランプ装置Ｃは、クランプ本体である本体部材１０と、環状のグリップ部材２０と、テーパ軸部３１を有するクランプロッド３０と、サポート機構４０と、クランプ用油圧シリンダ６０などを備えている。グリップ部材２０とクランプロッド３０とサポート機構４０は共通の鉛直な軸心Ａを有する。

　本体部材１０は、グリップ部材２０とクランプロッド３０とサポート機構４０とクランプ用油圧シリンダ６０とを組み込む（付設する）為のものである。本体部材１０は、下部本体部材１１と、この下部本体部材１１の上に固定される上部本体部材１２とからなり、上部本体部材１２は３本のボルト１３で下部本体部材１１に固定されている。

　本体部材１０は、平面視において５角形に近い形状である。図２の状態を基準として、本体部材１０において、前面１４と後面１５は平面に形成され、右側面１６は部分円筒面に形成され、左側面１７は鉛直な折線を有する前後に対称な折面に形成され、その折面の間の角度は例えば１１０°である。上部本体部材１２の上端部の左端近傍部には、上方へ突出する円筒部１８が形成され、図２に示す平面図では、円筒部１８に左側面１７（折面）が外接状に接近している。尚、本体部材１０には、クランプ装置Ｃを取り付け台に固定する為の４つのボルト穴１９が形成されている。

　図２～図５に示すように、グリップ部材２０と、クランプロッド３０と、サポート機構４０は、本体部材１０の左端近傍部に設けられ、これらグリップ部材２０と、クランプロッド３０と、サポート機構４０のサポート部材４１は、円筒部１８の内部に同心状に組み込まれ（付設され）ている。クランプ用油圧シリンダ６０は、グリップ部材２０とクランプロッド３０を軸心方向（上下方向）へ進退駆動する為のものであり、本体部材１０の中央部の下部の内部に配設されている。そのため、グリップ部材２０とクランプロッド３０の軸心Ａが油圧シリンダ６０の軸心Ｂからクランプロッド３０と直交方向に所定距離だけオフセットしている。尚、油圧シリンダ６０については後述する。

　図２～図５に示すように、グリップ部材２０は、ワークＷの穴Ｈに挿入されて穴Ｈの内周面をグリップ可能な環状のグリップ爪部２１と、このグリップ爪部２１の下端部に連なる筒状部２２と、この筒状部２２の下端に連なる下端鍔部２３とを有する（図８参照）。　グリップ部材２０は、４つのスリット２４（図１参照）により周方向に４等分された４つのグリップ分割体で構成され、径方向に拡大、縮小可能に構成されている。グリップ爪部２１には複数段の爪が形成されている。グリップ部材２０には、上部のテーパ穴２５と、下部の円筒穴２６とが形成されている。テーパ穴２５の水平断面形状は正方形である。

　クランプロッド３０は、グリップ部材２０のテーパ穴２５に内嵌係合させたテーパ軸部３１であって上方程大径化したテーパ軸部３１と、このテーパ軸部３１の下端から下方へ延びて円筒穴２６に内嵌された上軸部３２と、この上軸部３２の下端から下方へ延び上軸部３２よりも幾分大径の下軸部３３と、この下軸部３３の下端に連なる鍔状の下端係合部３４とを有する。テーパ軸部３１の水平断面形状は正方形である。

　グリップ部材２０とクランプロッド３０は円筒部１８の頂部壁の開口穴１８ａを挿通し、グリップ部材２０の上部とクランプロッド３０の上端部分は円筒部１８の頂部壁より上方へ突出している。円筒部１８の頂部壁には、グリップ部材２０に外嵌された環状の弾性のある合成樹脂製のスクレーパ９が装着され、グリップ部材２０にはそれを縮径させる為のＯリング８が装着されている。円筒部１８の頂部壁の上面部には、ワークＷを着座させる為の４つの着座面７と、開口穴１８ａから噴出するエアブロー流を逃す為の４本のエア溝６が形成されている。

　次に、サポート機構４０と、クランプ用油圧シリンダ６０と、Ｌ形連結部材８０について説明する。図３～図５に示すように、サポート機構４０は、グリップ部材２０を拡径させる際にグリップ部材２０を支持する為のものである。このサポート機構２０は、サポート部材４１と、このサポート部材４１を支持するサポート用油圧シリンダ４２とを備えている。

　サポート部材４１は、グリップ部材２０の下端鍔部２３の下面（基端面）を支持する円形の支持壁部４１ａと、この支持壁部４１ａからグリップ部材２０と反対方向（下方）へ延びる筒壁部４１ｂとを有する。支持壁部４１ａにはクランプロッド３０が遊嵌状に挿通する通過穴４１ｃが形成されている。尚、この通過穴４１ｃは、クランプ装置Ｃの組み立て時に、クランプロッド３０のテーパ軸部３１も通過可能に形成されている。筒壁部４１ｂは、円筒部１８内に上下動可能に装着されている。

　図３～図５に示すように、クランプロッド３０とクランプ用油圧シリンダ６０のピストン部材６２を連動連結するＬ形のＬ形連結部材８０が設けられている。このＬ形連結部材８０は、油圧シリンダ６０のピストン部材６２にボルト８１により固定された第１縦軸部８２と、この第１縦軸部８２の上端部から水平に延びる水平軸部８３と、この水平軸部８３の端部から上方へ延びる第２縦軸部８４とを有する。第２縦軸部８４は前記軸心Ａと共通の軸心を有し、第２縦軸部８４の上部がサポート部材４１の筒壁部４１ｂに摺動自在に内嵌されている。第２縦軸部８４の上端部分には逆Ｔ形の水平なＴ溝８５が形成され、このＴ溝８５にクランプロッド３０の下端係合部３４が係合されている。こうして、クランプロッド３０とＬ形連結部材８０とが一体的に上下移動するようになっている。

　クランプロッド３０の下端係合部３４とＴ溝８５の縦壁面との間には、約１～２ｍｍ位の隙間が形成され、グリップ部材２０の下端鍔部２３の外周側にも隙間が形成され、クランプロッド３０と通過穴４１ｃの縦壁面との間にも隙間が形成されている。それ故、グリップ部材２０とクランプロッド３０は、本体部材１０の円筒部１８に対して相対的に、クランプロッド３０と直交する水平方向の全方向へ約１～２ｍｍ位移動可能に構成されている。ワークＷに形成される穴Ｈの位置が製作誤差により変動してもクランプ可能である。

　サポート用油圧シリンダ４２は、本体部材１０に形成されたシリンダ孔４３と、このシリンダ孔４３の一端部の油室４４と、この油室４４の油圧を受圧するピストン部４５ａとこのピストン部４５ａからグリップ部材２０の方へ延びて第２縦軸部８４の縦穴８６に相対移動可能に挿入されたピストンロッド４５ｂを含むピストン部材４５とを備えている。

　サポート機構４０は、サポート用油圧シリンダ４２の支持力をサポート部材４１に伝達する為の水平向きのピン部材４６を備えている。このピン部材４６の長さ方向中央部は、ピストンロッド４５ｂの先端に当接し、ピン部材４６の両端近傍部は第２縦軸部８４の縦長の長円孔８７に配設され、ピン部材４６の両端部はサポート部材４１の基端（下端）に下方から当接している。

　前記油室４４は、クランプ用油圧シリンダ６０のクランプ用油室６３に連通しているため、クランプの際には油室４４にも油圧が供給され、クランプ作動の初期にはピストン部材４５によりピン部材４６を介してサポート部材４１とグリップ部材２０が上限位置に保持される。

　図３に示すように、クランプ用油圧シリンダ６０は、本体部材１０内に形成されたシリンダ孔６１と、このシリンダ孔６１に装着されたピストン部材６２と、このピストン部材６２の上側のクランプ用油室６３と、ピストン部材６２の下側のクランプ解除油室６４と、クランプ解除油室６４の下端を塞ぐ塞ぎ部材６５とを備えている。Ｌ形連結部材８０の第１縦軸部８２は油圧シリンダ６０と同軸状に位置し、ピストン部材６２に一体的に連結されている。尚、塞ぎ部材６５は本体部材１０に螺合されている。

　図７に示すように、クランプ用油室６３とサポート用油圧シリンダ４２の油室４４に油圧を供給する為に、本体部材１０には、油路６６，６７と油圧供給ポート６８が形成され、この油圧供給ポート６８は、油圧配管又は油圧ホースを介して油圧供給源に接続される。前記塞ぎ部材６５には、クランプ解除油室６４に油圧を供給する為の油路６９と油圧供給ポート７０が形成され、この油圧供給ポート７０は、油圧配管又は油圧ホースを介して油圧供給源に接続される。

　図６に示すように、グリップ部材２０の周囲をエアブローする為の加圧エアを供給する為に、本体部材１０には、エア通路７１，７２と、エア供給ポート７３が形成され、このエア供給ポート７３はエア配管又はエアホースを介して加圧エア供給源に接続される。

　前記のエア通路７１から、Ｌ形連結部材８０が収容された内部空間５に加圧エアが供給され、その加圧エアは、円筒部１８の内部へ流れ、グリップ部材２０とクランプロッド３０の間の隙間と、グリップ部材２０を分割するスリット２４と、グリップ部材２０の外周側の隙間に噴出し、グリップ部材２０の周囲をエアブローによりクリーニングする。
　尚、４つの着座面７へのワークＷの着座を検出する為、何れかの着座面７にエアノズルが形成され、そのエアノズルへ加圧エアを供給するエア供給系と、そのエア供給系のエア圧を検出する圧力スイッチ等も設けられる。

　次に、クランプ装置Ｃによりワークを固定する作用、効果について説明する。
　図８，図９に示すように、本実施例における金属製のワークＷは、深さのある容器本体部Ｖと、この容器本体部Ｖの上端に形成されたフランジ部Ｆと、フランジ部Ｆに形成された複数のボルト穴Ｈとを有する。その４つのボルト穴Ｈに対応する４組のクランプ装置Ｃを図示のように配置し、各クランプ装置Ｃのグリップ部材２０とクランプロッド３０をボルト穴Ｈに挿入して、ボルト穴Ｈの内周面をグリップしてからグリップ部材２０とクランプロッド３０を下方へクランプ駆動することによりワークＷを固定する。

　図示のように、本体部材１０の一端近傍部の円筒部１８をフランジ部Ｆの下方に位置させてクランプすることができるため、汎用性に優れるクランプ装置Ｃとなる。尚、平板的なワークも、従来のクランプ装置と同様に、このクランプ装置Ｃにより固定することができる。

　クランプ装置Ｃによりクランプする際の作動について説明する。
　最初に、油圧供給ポート６８からクランプ用油室６３とサポート用油室４４に所定圧の油圧を供給すると共に油圧供給ポート７０からクランプ解除用油室６４にも油圧を供給し、クランプ用ピストン部材６２を上方へ移動させ、Ｌ形連結部材８０が上限位置まで上昇してクランプロッド３０も上限位置に保持する。

　すると、サポート用油圧シリンダ４２の油室４４には油圧が供給されるため、ピストン部材４５が上方へ移動し、サポート機構４０によりグリップ部材２０が上限位置に保持される。そのため、クランプロッド３０のテーパ軸部３１がテーパ穴２５に対して相対的に上方に位置するため、グリップ部材２０が縮径状態になる。この状態において、ワークＷが上方から着座面７に載置され、グリップ爪部２１とテーパ軸部３１がワークＷのボルト穴Ｈに挿入される。

　次に、クランプ解除油室６４の油圧を低下させてからドレン圧にする。すると、最初、ピストン部材６２が下降開始するため、グリップ部材２０に対してクランプロッド３０が相対的に僅かに下降し、テーパ軸部３１によりグリップ爪部２１が拡径されてワークＷのボルト穴Ｈの内周面をグリップする。

　その直後には、クランプ解除用油室６４の油圧が抜かれ、クランプ用ピストン部材６２に作用する下向きの油圧力がサポート用ピストン部材４５に作用する上向きの油圧力の約３倍位の大きさになるため、Ｌ形連結部材８０を介してグリップ部材２０とクランプロッド３０が下方へクランプ駆動され、ワークＷが着座面７に強く固定される。４つのクランプ装置ＣによりワークＷを固定した状態において、ワークＷのフランジ部Ｆの上面が切削加工される。その切削加工が終了すると、前記と同様にして、グリップ部材２０を縮径状態に切換え、グリップ部材２０とクランプロッド３０を上限位置に切換え、次のワークに対して上記と同様のクランプを行う。

　このクランプ装置Ｃを組み立てる際には、上部本体部材１２を組み付ける前に、クランプ用油圧シリンダ６０、サポート用油圧シリンダ４２、Ｌ形連結部材８０等を組み付け、サポート部材４１を組み付けない状態で、クランプロッド３０の下端係合部３４をＴ溝８５に側方から係合させ、次にサポート部材４１を上方から組み付け、クランプロッド３０にグリップ部材２０とＯリング８を組み付け、次に上部本体部材１２を上方から組み付け、３本のボルト１３を締結する。

　このクランプ装置Ｃによれば、グリップ部材２０とクランプロッド３０とサポート機構４０が本体部材１０の一端近傍部に配設され、グリップ部材２０とクランプロッド３０の軸心Ａがクランプ用油圧シリンダ６０の軸心Ｂから水平方向へ所定距離オフセットしているため、図８、図９に示すように、前記本体部材１０の一端近傍部のみがワークＷの穴Ｈに対応するようにクランプ装置Ｃを配置して本体部材１０とワークＷとの干渉を避けながらワークＷをクランプすることができる。

　特に、本体部材１０の一端近傍部に上方へ突出する円筒部１８を形成し、この円筒部１８にグリップ部材２０とクランプロッド３０とサポート機構４０を同軸状に組み込むため、ワークＷのフランジ部Ｆに前記円筒部１８の高さよりも低い複数のリブが形成されているような場合に、複数のリブの間に円筒部１８を挿入状に配置してワークＷをクランプすることもできる。尚、平板状のワークについても、従来のクランプ装置と同様にクランプすることができる。こうして、種々の形状や構造のワークをクランプ可能な汎用性に優れるクランプ装置Ｃとなる。

　グリップ部材２０とクランプロッド３０はクランプロッド３０と直交方向へ可動に構成されたため、ワークＷの穴Ｈの製作誤差による穴Ｈの位置にバラツキがあっても、グリップ部材２０とクランプロッド３０はクランプロッド３０と直交方向へ移動することで、穴Ｈの位置のバラツキを吸収でき、確実にクランプすることができる。

　クランプロッド３０とクランプ用油圧シリンダ６０のピストン部材６２を連動連結するＬ形のＬ形連結部材８０を設けたため、油圧シリンダ６０の駆動力をクランプロッド３０に確実に伝達することができる。サポート用油圧シリンダ４２によりサポート部材４１を介してグリップ部材２０を支持することができ、簡単な構造のサポート機構４０となる。

　サポート用油圧シリンダ４２により、ピン部材４６を介してサポート部材４１を支持することができ、上記の縦長の長円孔８７を介してサポート用油圧シリンダ４２の動作と、クランプ用油圧シリンダ６０の動作とを分断できる。油室４４，６３を連通したため、油路の構造を簡単化することができる。また、ピストン部材４５により、Ｌ形連結部材８０の第２縦軸部８４を鉛直方向へ案内しているため、Ｌ形連結部材８０が円滑に上下動可能になる。

　図１０～図１５に示すように、このクランプ装置ＣＡには、前記実施例とは異なるサポート機構４０Ａが設けられているため、主にこのサポート機構４０Ａについて説明し、前記実施例と同一の構成要素に同一符号を付して説明を省略する。

　サポート用油圧シリンダ４２Ａは、本体部材１０に形成されたシリンダ孔４３と、このシリンダ孔４３の一端部の油室４４と、この油室４４の油圧を受圧するピストン部材４５Ａとを備えている。ピストン部材４５Ａは、ピストン部４５ｃと、このピストン部４５ｃからグリップ部材２０の方へ延びてサポート部材４１の基端（下端）を支持する水平断面が半円形又はＵ形のピストンロッド４５ｄとを備えている。ピストンロッド４５ｄはＬ形連結部材８０Ａの第２縦軸部８４Ａの下部の外面に上下方向へ摺動自在に係合している。

　次に、クランプ異常検知手段９０について説明する。
　前記サポート用油圧シリンダ４２Ａのピストン部材４５Ａのピストン部４５ｃの上端部には封止用鍔部４５ｚが形成されている。下部本体部材１１のうちの封止用鍔部４５ｚに下方から対向する対向壁部には、細いエア噴出口９１が形成され、このエア噴出口９１に連通したエア通路９２が下部本体部材１１内に形成されている。このエア通路９２は外部エア通路９２Ａにより加圧エア供給装置９３に接続され、この外部エア通路９２Ａには圧力スイッチ９４が接続されている。

　図１１に示すように、ワークＷを着座面７から浮上した着座不良状態にセットしてクランプ用油圧シリンダ６０を作動させた場合には、グリップ部材２０のグリップ爪部２１がワークＷの穴Ｈの内周面をグリップしたとしても、クランプ用油圧シリンダ６０のピストン部材６２の下降と並行して、サポート用油圧シリンダ４２Ａのピストン部材４５Ａが異常に下降し、ピストン部材４５Ａが下限位置まで下降し、不完全なクランプ状態になる。その結果、封止用鍔部４５ｚがエア噴出口９１を塞ぐため、エア通路９２，９２Ａのエア圧が上昇する。この圧力上昇が圧力スイッチ９４で検出されるため、クランプ異常を検知することができる。

　ワークＷを正常に着座させた状態にセットし、クランプ用油圧シリンダ６０を作動させた場合には、グリップ爪部２１がワークの穴Ｈの内周面をグリップした状態になり、ワークＷの下降移動が着座面７で規制されるため、ピストン部４５ｃの封止用鍔部４５ｚがエア噴出口９１を塞ぐことはないから、エア噴出口９１からエアが噴出し続け、そのエアはＬ形連結部材８０Ａの周辺、クランプロッド３０の周辺の隙間から外部へリークするため、エア通路９２，９２Ａ内のエア圧が上昇することはない。

　図１２に示すように、ワークＷが着座面７に正常に着座した状態で、クランプ用油圧シリンダ６０を作動させた場合に、グリップ爪部２１が穴Ｈの内周面に対して小距離Ｓだけスリップした場合には、図１１の場合と同様に、サポート用油圧シリンダ４２Ａのピストン部材４５Ａが異常に下降し、エア噴出口９１が塞がれるため、上記のクランプ異常検知手段９０により、クランプ異常を検知することができる。

　また、図示してないが、ワークＷの穴Ｈが大きいため、グリップ爪部２１が穴Ｈの内周面を正常にグリップできない場合にも、上記のクランプ異常検知手段９０により、クランプ異常を検知することができる。
　このクランプ装置ＣＡのその他の作用、効果は前記実施例１のクランプ装置Ｃとほぼ同様であるので、その説明を省略する。但し、このクランプ装置ＣＡでは、サポート機構４０の構造と、Ｌ形連結部材８０Ａの構造を簡単化することができ、製作する上で有利である。

　図１６～図２０に示すように、このクランプ装置ＣＢには、前記実施例とは異なるサポート機構４０Ｂと、Ｌ形連結部材８０Ｂと、クランプ用油圧シリンダ６０Ｂとが設けられているため、主にこのサポート機構４０ＢとＬ形連結部材８０Ｂとクランプ用油圧シリンダ６０Ｂについて説明し、前記実施例と同一の構成要素に同一符号を付して説明を省略する。

　クランプ用油圧シリンダ６０Ｂは、シリンダ孔６１Ｂと、このシリンダ孔６１Ｂに装着されたピストン部材６２Ｂと、シリンダ孔６１Ｂの上端部のクランプ用油室６３Ｂと、シリンダ孔６１Ｂの下端部のクランプ解除用油室６４Ｂを備えている。クランプ用油室６３Ｂに油圧を供給する為の油路６６Ｂ，６７Ｂと、油圧供給ポート６８Ｂとが設けられ、油圧供給ポート６８Ｂは油圧供給源に接続される。ピストン部材６２Ｂには、クランプ用油室６３Ｂをサポート用油圧シリンダ４２Ｂの油室４４Ｂに連通させる油路７６，７７が形成されている。尚、エア供給ポート７３Ｂと、エア通路７２Ｂも設けられている。

　Ｌ形連結部材８０Ｂは、クランプ用油圧シリンダ６０Ｂのピストン部材６２Ｂと一体の横向部材８０ａと、グリップ部材２０及びクランプロッド３０と同軸で且つ横向部材８０ａの端部に螺合された縦向部材８８とを備えている。サポート用油圧シリンダ４２Ｂは、縦向部材８８に形成されたシリンダ孔４３Ｂと、このシリンダ孔４３Ｂの一端部の油室４４Ｂと、この油室４４Ｂの油圧を受圧するピストン部４５ｅとこのピストン部４５ｅからグリップ部材２０の方へ延びてシリンダ孔４３Ｂに相対移動可能に挿入されたピストンロッド４５ｆとを含むピストン部材４５Ｂとを備えている。

　サポート用油圧シリンダ４２Ｂの支持力をサポート部材４１に伝達する水平なピン部材４６Ｂが設けられている。このピン部材４６Ｂの中央部は、ピストンロッド４５ｄの先端近傍部を貫通している。ピン部材４６Ｂの端部近傍部は縦向部材８８の縦長の長円孔８７Ｂに配設されている。ピン部材４６Ｂの両端部はサポート部材４１の基端（下端）に下方から当接している。このクランプ装置ＣＢの作用は、実施例１のクランプ装置Ｃとほぼ同様であるので、その説明は省略する。

　次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
　［１］油圧シリンダ４２，４２Ａ，４２Ｂ，６０，６０Ｂの代わりに、加圧エアで作動するエアシリンダを組み込んでも良い。
　［２］実施例２のクランプ異常検知手段９０と同様のものを、実施例１のクランプ装置にも組み込むことができる。

　［３］本体部材１０の左端部分の形状は、前記実施例のものに限定される訳ではなく、例えば、図２に破線９０で示すような形状に構成してもよい。
　［４］このクランプ装置Ｃ，ＣＡ，ＣＢは、ワークのフランジ部の穴のみをクランプするとは限らず、ワークに形成された貫通穴、袋穴等もクランプ可能である。

　本発明は、ワークの穴にグリップ部材のグリップ爪部を係合させてクランプする形式のクランプ装置に利用することができる。

Claims

　径方向に拡縮可能に構成され且つワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能な環状のグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を含むクランプロッドとを有するクランプ装置において、
　前記グリップ部材を拡径させる際にこのグリップ部材を支持するサポート機構と、
　前記グリップ部材とクランプロッドを軸心方向へ進退駆動可能なクランプ用流体圧シリンダと、
　前記グリップ部材とクランプロッドとサポート機構と流体圧シリンダとが組み込まれる本体部材とを備え、
　前記グリップ部材及びクランプロッドとサポート機構が前記本体部材の一端近傍部に配設され、前記グリップ部材とクランプロッドの軸心が前記クランプ用流体圧シリンダの軸心から前記クランプロッドと直交方向にオフセットしていることを特徴とするクランプ装置。
　前記グリップ部材とクランプロッドはクランプロッドと直交方向へ可動に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
　前記クランプロッドと前記流体圧シリンダのピストン部材を連動連結するＬ形のＬ形連結部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ装置。
　前記サポート機構は、グリップ部材の基端面を支持し且つクランプロッドが挿通する支持壁部とこの支持壁部からグリップ部材と反対方向へ延びる筒壁部とを含むサポート部材と、このサポート部材を支持するサポート用流体圧シリンダとを備えたことを特徴とする請求項３に記載のクランプ装置。
　前記サポート用流体圧シリンダは、本体部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びて前記Ｌ形連結部材の縦穴に相対移動可能に挿入されたピストンロッドとを含むピストン部材とを有し、
　前記サポート機構は、前記Ｌ形連結部材の縦長の長円孔に配設されて前記ピストンロッドの先端に当接すると共にサポート部材の基端に当接するピン部材を備えたことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
　前記サポート用流体圧シリンダは、本体部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びてサポート部材の基端を支持する水平断面が半円形又はＵ形のピストンロッドとを含むピストン部材とを有することを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
　前記Ｌ形連結部材が、前記クランプ用流体圧シリンダのピストン部材と一体の横向部材と、前記グリップ部材及びクランプロッドと同軸で且つ横向部材の端部に螺合された縦向部材とを有し、前記サポート用流体圧シリンダは、縦向部材に形成されたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部の流体室と、この流体室の流体圧を受圧するピストン部とこのピストン部からグリップ部材の方へ延びて縦向部材の縦穴に相対移動可能に挿入されたピストンロッドとを含むピストン部材とを有し、
　前記サポート機構は、縦向部材の縦長の長円孔に配設されてサポート用流体圧シリンダのピストンロッドの先端近傍部を貫通すると共にサポート部材の基端に当接するピン部材を備えたことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
　前記本体部材の前記一端近傍部に、クランプロッド進出方向へ所定長さ突出する円筒部が形成され、この円筒部にグリップ部材とクランプロッドとサポート部材とが組み込まれたことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
　前記サポート機構は、グリップ部材の基端面を支持するサポート部材と、このサポート部材を支持するサポート用流体圧シリンダとを備え、
　前記クランプ用流体圧シリンダのクランプ作動時に、サポート用流体圧シリンダのピストン部材の異常な下降を検知してクランプ異常を検知するクランプ異常検知手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
　前記クランプ異常検知手段は、
　前記サポート用流体圧シリンダのピストン部材のピストン部の上端部に形成された封止用鍔部と、
　前記本体部材のうちの前記封止用鍔部に下方から対向する対向壁部に開口されたエア噴出口、および本体部材に形成されエア噴出口に連なるエア通路と、
　このエア通路に加圧エアを供給する加圧エア供給手段と、
　前記エア通路内の加圧エアのエア圧の上昇を検出するエア圧検出手段とを備えたことを特徴とする請求項９に記載のクランプ装置。