WO2010140554A1 - クランプ装置 - Google Patents

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WO2010140554A1
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clamp rod
clamp
rod
guide groove
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英明 横田
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株式会社コスメック
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    • 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
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B25B5/062—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive with clamping means pivoting around an axis parallel to the pressing direction

Definitions

  • This invention relates to a clamp device configured such that a clamp rod is driven to go straight to a lock lowering position after being horizontally turned at a release ascending position.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 60-182657.
  • the prior art is configured as follows. An annular free piston is inserted between the cylinder hole of the cylinder tube and the piston rod.
  • the linear piston guide groove provided on the peripheral wall of the free piston is fitted with the inner end portion of the free piston rotation prevention pin, and the outer end portion of the rotation prevention pin is fixed to the cylinder tube.
  • a rotation guide groove is formed on the peripheral wall of the free piston so as to face the straight advance guide groove with the piston rod interposed therebetween.
  • the outer end portion of the rotation pin is fitted into the rotation guide groove, and the inner end portion of the rotation pin is fixed to the piston rod.
  • a piston lowering restriction pin is fixed to the lower end of the piston rod.
  • the piston lowering restriction pin is configured to be able to face a guide groove for tightening stroke of the head cover fixed to the lower part of the cylinder tube.
  • the piston rod (and the clamper) is switched from the release ascending position to the lock descending position according to the following procedure.
  • the free piston descends straight along the linear guide groove.
  • the rotation guide groove provided on the free piston causes the piston rod (and the clamper) to turn horizontally at the release ascending position via the rotation pin.
  • both ends of the piston lowering restriction pin face the tightening stroke guide groove and the phase is matched, the piston rod (and the clamper) is locked down along the tightening stroke guide groove. It is driven straight ahead.
  • both ends of the piston lowering restriction pin are always received by the upper part of the head cover by the lowering force acting on the piston rod from the free piston. For this reason, a large frictional resistance acts on both ends of the piston lowering restriction pin from the upper part of the head cover, and the turning resistance of the piston rod is large. Also, at the end of the turning of the piston rod, immediately before both phases of the piston lowering restriction pin and the tightening stroke guide groove coincide with each other, both ends of the piston lowering restriction pin are in the tightening stroke guide groove. Since the edge approaches the edge while turning, the bearing area of the edge gradually decreases.
  • An object of the present invention is to provide a clamp device that can smoothly turn horizontally at a predetermined turning angle.
  • the clamping device is configured as follows. That is, the clamp rod 7 inserted into the cylinder hole 6 of the housing 2 is configured to be driven straightly to the lock lowering position after being turned at the release upper position.
  • An annular piston 13 is inserted between the cylinder hole 6 and the clamp rod 7 so as to be movable in the axial direction and rotatable about the axial center so as to be sealed.
  • On one of the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the inner peripheral wall of the cylinder hole 6, a guide groove 18 having a turning groove 23 and a rectilinear groove 24 provided in an upward direction is provided.
  • an engaging tool 19 that fits into the guide groove 18 is provided on the other of the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • a transmission mechanism 26 is provided between the clamp rod 7 and the annular piston 13 to prevent the relative rotation of both of them around the axis and to allow relative movement in the axial direction.
  • the annular piston 13 is moved in the axial direction by the drive mechanism A.
  • the drive mechanism A has working chambers 40 and 43 that are formed on at least one of the upper and lower sides of the annular piston 13 to supply and discharge pressure fluid.
  • the present invention has the following effects, for example.
  • the annular piston that is rotated through the swivel groove and the engagement tool swivels the clamp rod, so that a downward force is applied to the clamp rod.
  • the present invention eliminates the need for the lower end wall of the clamp rod to be received by the lower end wall. As a result, a large frictional resistance does not act from the lower end wall of the housing to the lower portion of the clamp rod, the turning resistance of the clamp rod is reduced, and the clamp rod rod turns smoothly.
  • the present invention eliminates the adverse effect of collapsing the edges of the tightening stroke guide groove due to plastic deformation because there is no need to provide a piston lowering restriction pin and a tightening stroke guide groove. it can. For this reason, the clamp rod (and the clamp arm) surely turns at a predetermined turning angle, and then the lock is lowered. As a result, it is possible to reliably prevent a clamping error of an object to be fixed such as a workpiece.
  • the clamp rod is turned by rotating the annular piston around the axis.
  • the clamp rod (and the clamp arm) can be used even when the components change over time due to long-term use of the clamp device. It can be reliably turned. As a result, it is possible to reliably distinguish the turning operation and the locking operation of the clamping device.
  • the guide groove 18 is provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the engagement tool 19 is provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • the guide groove can be processed easily and accurately, so that a high-performance clamping device can be manufactured at low cost.
  • the spring 36 which pushes up the said clamp rod 7 to the said release raising position.
  • the spring can reliably hold the clamp rod in the release raised position, the positional accuracy of the height for horizontally turning the clamp rod is improved.
  • the present invention preferably adds the following configuration.
  • the working chamber 40 is provided above the annular piston 13, and the diameter D1 of the clamp rod 7 in the portion sealed by the upper end wall 3 a of the housing 2 is in the portion sealed by the annular piston 13.
  • the clamp rod 7 is set to a value larger than the diameter D2 of the clamp rod 7, and the clamp rod 7 is pushed up to the release ascending position by the vertical force acting on the clamp rod 7 from the pressure fluid in the working chamber 40. It is.
  • the differential force in the vertical direction can surely hold the clamp rod in the release ascending position, so that the positional accuracy of the height for horizontally turning the clamp rod is improved.
  • FIG. 1 shows the state in the middle of the switching of the said clamp apparatus. It is a figure similar to FIG. 1 which shows the locked state of the said clamp apparatus.
  • the housing 2 includes a housing body 3 that is fixed to the base 1 by a plurality of bolts (not shown), and a lower end wall 5 that is fixed to the lower portion of the housing body 3 by a plurality of bolts 4.
  • a clamp rod 7 is inserted into the cylinder hole 6 of the housing 2.
  • a clamp arm 8 is detachably fixed to the upper end of the clamp rod 7. Further, the upper portion of the clamp rod 7 is tightly and tightly fitted to the upper end wall 3 a of the housing body 3 via a sealing tool 9. Further, a flange 10 provided at an intermediate height portion of the clamp rod 7 can be rotatably received on the lower surface of the upper end wall 3a via an upper thrust bearing 11.
  • the cylinder hole 6 includes an upper half small-diameter hole 6a and a lower half large-diameter hole 6b.
  • the annular piston 13 is movable in the axial direction (here, up and down direction) via the outer seal 14 and the inner seal 15. It can rotate around its axis and is inserted in a tight manner.
  • Three guide grooves 18 are formed on the outer peripheral portion of the annular piston 13 at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • An engagement ball (engagement tool) 19 that fits into each guide groove 18 is provided on the inner peripheral wall of the small-diameter hole 6 a of the cylinder hole 6.
  • Each engagement ball 19 is supported by a recessed hole 20 formed in the inner peripheral wall of the small diameter hole 6a.
  • the guide groove 18 is formed by connecting the lower groove 22, the turning groove 23, and the rectilinear groove 24 upward.
  • the inclination angle of the turning groove 23 is preferably within a range of 10 degrees to 30 degrees, and is set to about 20 degrees here.
  • a transmission mechanism 26 is provided between the clamp rod 7 and the annular piston 13.
  • the transmission mechanism 26 is arranged to prevent the clamp rod 7 and the annular piston 13 from rotating relative to each other around the axis and to allow relative movement in the axis direction. It is structured as follows.
  • Four transmission grooves 27 extending in the vertical direction are formed on the outer peripheral portion of the lower portion of the clamp rod 7 at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • a transmission ball 28 fitted in each transmission groove 27 is provided on the annular piston 13.
  • the transmission ball 28 is supported by the recess 31 of the annular piston 13 through a support plate 29 and a retaining ring 30.
  • a ring 33 as a driven portion is supported via a retaining ring 34 below the clamp rod 7.
  • a spring 36 is mounted between the lower portion of the clamp rod 7 and the lower end wall 5 to push the clamp rod 7 to the release raised position.
  • a lower thrust bearing 37 is mounted between the lower end of the spring 36 and the lower end wall 5.
  • a lock working chamber 40 is formed between the upper end wall 3 a of the housing body 3 and the annular piston 13, and a lock port 42 communicates with the lock working chamber 40 via a pressure oil supply / discharge passage 41. Further, a release working chamber 43 is formed between the lower end wall 5 and the annular piston 13, and a release port (not shown) is provided in the release working chamber 43 via another pressure oil supply / discharge passage 44. Communicated.
  • the diameter D1 of the portion sealed to the upper end wall 3a by the sealing tool 9 is the portion sealed to the annular piston 13 by the inner sealing tool 15. Is set to a value larger than the diameter D2.
  • the pressure receiving cross-sectional area of the upper part of the clamp rod 7 becomes larger than the pressure receiving cross-sectional area of the lower part, and the clamp rod 7 is moved by the differential force acting from the pressure oil in the lock operating chamber 40. It is pushed up to the release raised position shown in FIG. That is, in this embodiment, a mechanism for holding the clamp rod 7 at the release ascending position in the distal end direction is constituted by the upward differential force acting on the clamp rod 7 and the biasing force of the spring 36.
  • the annular pressure receiving sectional area of the annular piston 13 is set so that the downward force acting on the annular piston 13 is larger than the resultant force of the upward differential force acting on the clamp rod 7 and the biasing force of the spring 36.
  • the lock working chamber 40, the release working chamber 43, and the annular piston 13 constitute a drive mechanism A that moves the annular piston 13 up and down.
  • the clamp device having the above-described configuration operates as follows. In the release state of FIG. 1, the pressure oil in the lock working chamber 40 is discharged and the pressure oil is supplied to the release working chamber 43. Thereby, the said annular piston 13 is raised. Further, the clamp rod 7 is held at the release ascending position of FIG. 1 by an upward force acting on the pressure receiving cross-sectional area corresponding to the diameter D2 and the urging force of the spring 36.
  • the pressure of the lock working chamber 40 causes the annular piston 13 to descend straight along the rectilinear groove 24, and the annular piston 13 passes through the ring 33 to clamp the clamp.
  • the rod 7 is lowered straight.
  • the clamp rod 7 is lowered by the locking stroke S ⁇ b> 2, the lower surface of the annular piston 13 is received by the upper surface of the lower end wall 5.
  • the pressure oil in the lock working chamber 40 may be discharged and the pressure oil supplied to the release working chamber 43.
  • the clamping device operates in a procedure reverse to the above procedure. That is, first, as shown in FIG. 4, the annular piston 13 and the clamp rod 7 are raised straight by the hydraulic pressure in the release working chamber 43, and the flange 10 of the clamp rod 7 is interposed via the upper thrust bearing 11. The upper end wall 3a is rotatably received. Next, as shown in FIG. 1, the above-described annular piston 13 that moves upward while rotating rotates the clamp rod 7 in a counterclockwise direction in a plan view.
  • the above embodiment can be modified as follows.
  • the turning angle of the clamp rod 7 is exemplified as about 90 degrees in the above embodiment, but can be set to a desired turning angle by changing the length of the turning groove 23 of the guide groove 18 in the inclination direction. is there.
  • the turning direction of the clamp rod 7 (and the clamp arm 8) can be changed to the opposite direction to the exemplified turning direction by reversing the direction in which the guide groove 18 is inclined.
  • the number of transmission grooves 27 and transmission balls 28 of the transmission mechanism 26 may be one to three, or five or more, instead of providing four.
  • the transmission tool of the transmission mechanism 26 may be a key instead of the illustrated transmission ball 28.
  • the transmission groove 27 of the transmission mechanism 26 may be formed in a spline shape.
  • the guide groove 18 may be provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6 instead of being provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13.
  • a sleeve (not shown) in which a guide groove 18 is formed in the inner peripheral portion is fitted and fixed to the cylindrical hole of the housing body 3, and the small diameter hole 6a of the cylinder hole 6 is formed by the inner periphery of the sleeve. It is preferable to configure.
  • the engagement ball (engagement tool) 19 is provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13 instead of being provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • the drive mechanism A for driving the annular piston 13 is configured as shown in the following (a) or (b), instead of forming the working chambers 40 and 43 on the upper and lower sides of the annular piston 13. May be.
  • the lock operating chamber 40 is formed on the upper side of the annular piston 13, and a spring chamber is formed on the lower side of the annular piston 13, and the above-described annular piston 13 is attached upward by a return spring attached to the spring chamber.
  • the release working chamber 43 is formed on the lower side of the annular piston 13, and a spring chamber is formed on the upper side of the annular piston 13, and the annular piston 13 is urged downward by a lock spring attached to the spring chamber. To do.
  • the mechanism for pushing the clamp rod 7 to the upper release ascending position replaces the use of both the biasing force of the spring 36 and the upward differential force acting on the clamp rod 7, and either one of these two. You may use only. Further, the upper diameter D1 of the clamp rod 7 may be the same value or smaller value than the lower diameter D2 instead of setting a larger value than the lower diameter D2.
  • the clamp rod 7 can be held at the release push position by the weight of the clamp rod 7 (and the clamp arm 8). The extruding mechanism can be omitted.
  • the working fluid of the clamping device may be a gas such as compressed air instead of a liquid such as pressurized oil.
  • a gas such as compressed air instead of a liquid such as pressurized oil.

Abstract

　ハウジング(２)のシリンダ孔(６)とクランプロッド(７)との間に環状ピストン(１３)を上下移動かつ回転可能に挿入する。その環状ピストン(１３)の外周部に、旋回溝(２３)と直進溝(２４)とを有するガイド溝(１８)を設ける。シリンダ孔(６)の内周壁に、ガイド溝(１８)に嵌合する係合ボール(１９)を設ける。クランプロッド(７)と環状ピストン(１３)との間に、これら両者が相対回転するのを防止すると共に上下方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)を設ける。クランプロッド(７)をリリース上昇位置からロック下降位置へ移動させるときには、環状ピストン(１３)が旋回溝(２３)及び係合ボール(１９)を介して回転しながら下降して、その環状ピストン(１３)が伝動機構(２６)を介してクランプロッド(７)を旋回させ、その後、環状ピストン(１３)がクランプロッド(７)を下降駆動する。

Description

クランプ装置
　この発明は、クランプロッドがリリース上昇位置で水平旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置に関する。
　この種の水平旋回式のクランプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・実公昭６０－１８２６７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。
　シリンダチューブのシリンダ孔とピストンロッドとの間に環状のフリーピストンを挿入する。そのフリーピストンの周壁に設けた直進用ガイド溝に、フリーピストン回転防止用ピンの内端部を嵌合させると共に、その回転防止用ピンの外端部を上記シリンダチューブに固定する。また、上記ピストンロッドを挟んで上記の直進用ガイド溝と向い合うように、上記フリーピストンの周壁に回転用ガイド溝を形成する。その回転用ガイド溝に回転用ピンの外端部を嵌合させると共に、その回転用ピンの内端部を上記ピストンロッドに固定する。さらに、上記ピストンロッドの下端にピストン下降規制用ピンを固定する。そのピストン下降規制用ピンを、シリンダチューブの下部に固定したヘッドカバーの締付けストローク用カイド溝に対面可能に構成する。
　上記の従来技術によれば、上記ピストンロッド(及びクランパ)はリリース上昇位置からロック下降位置へ次の手順で切換えられる。
　まず、上記ピストンロッドの下部に固定した上記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に受け止められた状態で、上記フリーピストンが前記の直進用ガイド溝に沿って真っ直ぐに下降する。これにより、そのフリーピストンに設けた前記の回転用ガイド溝が前記の回転用ピンを介して上記ピストンロッド(及びクランパ)を上記リリース上昇位置で水平旋回させる。次いで、上記ピストン下降規制用ピンの両端が前記の締付けストローク用ガイド溝に対面して位相が合致したときに、上記ピストンロッド(及びクランパ)が上記の締付けストローク用ガイド溝に沿ってロック下降位置へ直進駆動される。
実公昭６０－１８２６７号公報(第２ａ図～第２ｅ図、及び明細書の対応説明部分)
　上記の従来技術は次の問題がある。
　上記ピストンロッド(及びクランパ)が旋回するときには、上記フリーピストンからピストンロッドに作用する下降力により、前記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に常に受け止められている。このため、そのヘッドカバーの上部から上記ピストン下降規制用ピンの両端に大きな摩擦抵抗が作用して、上記ピストンロッドの旋回抵抗が大きい。
　また、上記ピストンロッドの旋回の終期において、ピストン下降規制用ピンの両端と締付けストローク用ガイド溝との両者の位相が合致する直前では、そのピストン下降規制用ピンの両端が締付けストローク用ガイド溝の縁部に旋回しながら接近するので、その縁部の支圧面積が漸減していく。このため、上記の締付けストローク用ガイド溝の縁部は、面圧が極めて高くなって、塑性変形で崩壊するおそれがある。その結果、上記両者の位相が合致する前に上記ピストン下降規制用ピンが締付けストローク用ガイド溝に嵌合して、上記ピストンロッド(及びクランパ)が所定の旋回角度を旋回する前にロック駆動するおそれがある。
　本発明の目的は、所定の旋回角度で円滑に水平旋回できるクランプ装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図５に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
　即ち、ハウジング２のシリンダ孔６内に挿入したクランプロッド７がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成する。
　上記シリンダ孔６と上記クランプロッド７との間に、環状ピストン１３を、軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入する。上記の環状ピストン１３の外周部と上記シリンダ孔６の内周壁との一方に、上向きに連ねて設けた旋回溝２３と直進溝２４とを有するガイド溝１８を設ける。また、同上の環状ピストン１３の外周部と同上シリンダ孔６の内周壁との他方に、上記ガイド溝１８に嵌合する係合具１９を設ける。上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との両者間に、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構２６を設ける。上記の環状ピストン１３を駆動機構Ａによって軸心方向へ移動させる。その駆動機構Ａは、上記の環状ピストン１３の上下両側のうちの少なくとも一側に形成されて圧力流体が給排される作動室４０，４３を有する。
　その駆動機構Ａによって上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上昇位置の上記の環状ピストン１３が上記旋回溝２３及び係合具１９を介して旋回しながら下降して当該環状ピストン１３が上記の伝動機構２６を介して上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン１３が、上記クランプロッド７に設けた被駆動部３３を介して当該クランプロッド７を下降駆動する。
　本発明は、例えば、次の作用効果を奏する。
　上記クランプロッド(及びクランプアーム)をリリース上昇位置で旋回させるときに、前記の旋回溝と係合具を介して回転される環状ピストンが当該クランプロッドを旋回させるので、そのクランプロッドには下降力がほとんど作用しない。このため、本発明は、前記の従来技術とは異なり、上記クランプロッドの下部をハウジングに下端壁に受け止める必要がなくなる。その結果、上記ハウジングの下端壁からクランプロッドの下部に大きな摩擦抵抗が作用することがなくなり、上記クランプロッドの旋回抵抗が小さくなって、当該クランプロッドロッドが円滑に旋回する。
　しかも、本発明は、前記の従来技術とは異なり、ピストン下降規制用ピン及び締付けストローク用ガイド溝を設ける必要がないので、その締付けストローク用ガイド溝の縁部が塑性変形によって崩壊する弊害を解消できる。このため、上記クランプロッド(及びクランプアーム)は、所定の旋回角度を確実に旋回し、その後でロック下降されることになる。その結果、ワーク等の被固定物のクランプミスを確実に防止できる。
　さらに、本発明によれば、環状ピストンが軸心回りに回転することによって上記クランプロッドを旋回させる。このため、フリーピストンの直進移動をピストンロッドの旋回に変換する前記の従来技術とは異なり、クランプ装置の長期間の使用によって構成部品が経年変化した場合でも、上記クランプロッド(及びクランプアーム)を確実に旋回させることができる。その結果、クランプ装置の旋回動作とロック動作とを確実に区分けすることが可能である。
　本発明においては、前記ガイド溝１８を前記の環状ピストン１３の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具１９を前記シリンダ孔６の前記の内周壁に設けることが好ましい。
　この場合、上記ガイド溝を容易かつ精度良く加工できるので、高性能のクランプ装置を安価に製造できる。
　また、本発明においては、前記クランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるバネ３６を備えることが好ましい。
　この場合、上記バネが上記クランプロッドをリリース上昇位置に確実に保持できるので、そのクランプロッドを水平旋回させる高さの位置精度が向上する。
　さらに、本発明は、次の構成を加えることが好ましい。
　前記の環状ピストン１３の上側に前記の作動室４０を設け、前記ハウジング２の上端壁３ａに封止された部分における上記クランプロッド７の直径Ｄ１を上記の環状ピストン１３に封止された部分における同上クランプロッド７の直径Ｄ２よりも大きい値に設定し、上記の作動室４０の圧力流体から上記クランプロッド７に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるものである。
　この場合、上記の上下方向の差力が上記クランプロッドをリリース上昇位置に確実に保持できるので、そのクランプロッドを水平旋回させる高さの位置精度が向上する。
本発明の一実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態の立面視の断面図である。 上記クランプ装置の要部の横断面図である。 上記クランプ装置に設けた環状ピストンの外周部の展開図である。 上記クランプ装置の切換え途中の状態を示し、前記の図１に類似する図である。 上記クランプ装置のロック状態を示し、前記の図１に類似する図である。
　２：ハウジング，３ａ：ハウジング２のハウジング本体３の上端壁，６：シリンダ孔，７：クランプロッド，１３：環状ピストン，１８：ガイド溝，１９：係合具(係合ボール)，２３：旋回溝，２４：直進溝，２６：伝動機構，３３：被駆動部(リング)，３６：バネ，４０，４３：作動室，Ａ：駆動機構，Ｄ１，Ｄ２：クランプロッド７の直径．
　以下、本発明の一実施形態を図１から図５によって説明する。まず、図１から図３によって本発明のクランプ装置の構造を説明する。
　ハウジング２は、複数のボルト(図示せず)によってベース１に固定されるハウジング本体３と、そのハウジング本体３の下部に複数のボルト４によって固定される下端壁５とを備える。
　上記ハウジング２のシリンダ孔６内にクランプロッド７が挿入される。そのクランプロッド７の上端部にクランプアーム８が着脱可能に固定される。また、上記クランプロッド７の上寄り部が上記ハウジング本体３の上端壁３ａに封止具９を介して保密状かつ緊密に嵌合される。さらに、上記クランプロッド７の途中高さ部に設けたフランジ１０が上スラストベアリング１１を介して上記の上端壁３ａの下面に回転自在に受け止め可能になっている。
　上記シリンダ孔６は、上半部の小径孔６ａと下半部の大径孔６ｂとを備える。そのシリンダ孔６と上記クランプロッド７との間の環状空間に、環状ピストン１３が、外封止具１４及び内封止具１５を介して、軸心方向(ここでは上下方向)へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入される。
　上記の環状ピストン１３の外周部には、３つのガイド溝１８が周方向へほぼ等間隔に形成される。また、上記の各ガイド溝１８に嵌合する係合ボール(係合具)１９が前記シリンダ孔６の小径孔６ａの内周壁に設けられる。各係合ボール１９は、上記の小径孔６ａの内周壁に形成した凹穴２０に支持されている。
　上記ガイド溝１８は、主として図３の展開図に示すように、下部溝２２と旋回溝２３と直進溝２４とを上向きに連ねて形成されている。上記の旋回溝２３の傾斜角度は、１０度から３０度の範囲内であることが好ましく、ここでは約２０度に設定してある。
　上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との間に伝動機構２６が設けられる。その伝動機構２６は、上記クランプロッド７と環状ピストン１３とが軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容するために配置されており、この実施形態では次のように構成されている。
　上記クランプロッド７の下寄り部の外周部に、上下方向へ延びる４つの伝動溝２７が周方向へほぼ等間隔に形成される。各伝動溝２７に嵌合される伝動ボール２８が前記の環状ピストン１３に設けられる。上記の伝動ボール２８は支持プレート２９と止め輪３０を介して上記の環状ピストン１３の凹部３１に支持されている。
　また、上記クランプロッド７の下部には、被駆動部としてのリング３３が止め輪３４を介して支持される。
　さらに、上記クランプロッド７の下部と前記の下端壁５との間に、そのクランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げるバネ３６が装着される。なお、そのバネ３６の下端と上記の下端壁５との間には下スラストベアリング３７が装着されている。
　前記ハウジング本体３の上端壁３ａと上記の環状ピストン１３との間にロック作動室４０が形成され、そのロック作動室４０に圧油給排路４１を介してロックポート４２が連通される。また、前記の下端壁５と上記の環状ピストン１３との間にリリース作動室４３が形成され、そのリリース作動室４３に別の圧油給排路４４を介してリリースポート(図示せず)が連通される。
　そして、上記クランプロッド７において、前記の封止具９によって前記の上端壁３ａに封止された部分の直径Ｄ１を、前記の内封止具１５によって上記の環状ピストン１３に封止された部分の直径Ｄ２よりも大きい値に設定している。これにより、上記クランプロッド７の上寄り部の受圧断面積が下寄り部の受圧断面積よりも大きい値になり、上記のロック作動室４０の圧油から作用する差力によって上記クランプロッド７が図１に示すリリース上昇位置に押上げられる。
　即ち、この実施形態では、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力と前記バネ３６の付勢力とによって、そのクランプロッド７を先端方向のリリース上昇位置に保持する機構が構成されている。
　また、前記の環状ピストン１３の環状の受圧断面積は、それに作用する下向き力が、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力と前記バネ３６の付勢力との合力よりも大きくなるように設定されている。
　そして、上記ロック作動室４０とリリース作動室４３と上記の環状ピストン１３が、その環状ピストン１３を昇降させる駆動機構Ａを構成している。
　上記構成のクランプ装置は次のように作動する。
　図１のリリース状態では、ロック作動室４０の圧油が排出されると共にリリース作動室４３に圧油が供給されている。これにより、前記の環状ピストン１３が上昇される。また、前記クランプロッド７は、前記の直径Ｄ２に相当する受圧断面積に作用する上向き力と前記バネ３６の付勢力によって図１のリリース上昇位置に保持されている。
　上記の図１のリリース状態から図５のロック状態に切り換えるときには、その図１のリリース状態において、上記リリース作動室４３の圧油が排出されると共に上記ロック作動室４０に圧油が供給される。
　すると、図４に示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の旋回溝２３に沿って平面視で時計回りの方向へ旋回しながら下降していく。これにより、前記バネ３６等の押上げ力によってリリース上昇位置に保持されたクランプロッド７(及びクランプアーム８)が前記の伝動ボール２８及び伝動溝２７を介して平面視で時計回りの方向へ水平旋回される。そして、上記の環状ピストン１３が旋回用ストロークＳ１下降したときに、上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)がほぼ９０度旋回すると共に、上記の環状ピストン１３の下部に固定された前記の支持プレート２９が前記リング(被駆動部)３３に接当する。
　引き続いて、図５に示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の直進溝２４に沿って真っ直ぐに下降すると共に、その環状ピストン１３が上記リング３３を介して上記クランプロッド７を真っ直ぐに下降させていく。そして、上記クランプロッド７がロック用ストロークＳ２下降したときに、上記の環状ピストン１３の下面が前記の下端壁５の上面に受け止められる。
　上記の図５のロック状態から図１のリリース状態へ切り換えるときには、その図５のロック状態において、ロック作動室４０の圧油を排出すると共にリリース作動室４３に圧油を供給すればよい。これにより、前記の手順とは逆の手順でクランプ装置が作動する。
　即ち、まず、図４に示すように、上記の環状ピストン１３及びクランプロッド７がリリース作動室４３の油圧力によって真っ直ぐに上昇し、そのクランプロッド７の前記フランジ１０が上スラストベアリング１１を介して前記の上端壁３ａに回転自在に受け止められる。次いで、図１に示すように、回転しながら上昇する上記の環状ピストン１３がクランプロッド７を平面視で反時計回りの方向へ旋回させるのである。
　上記の実施形態は次のように変更可能である。
　前記クランプロッド７の旋回角度は、上記の実施形態では約９０度で例示したが、前記ガイド溝１８の旋回溝２３の傾斜方向の長さを変更する等により、所望の旋回角度に設定可能である。
　前記クランプロッド７(及びクランプアーム８)の旋回方向は、上記ガイド溝１８が傾斜する方向を逆にすることにより、例示した旋回方向とは逆方向へ変更可能である。
　上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)を周方向にほぼ均等に支持するうえで、前記ガイド溝１８及び係合ボール(係合具)１９は、３つ又は４つ設けることが好ましいが、１つ又は２つ若しくは５つ以上であってもよい。また同様に、前記の伝動機構２６の伝動溝２７及び伝動ボール２８は、４つ設けることに代えて、１つから３つ又は５つ以上であってもよい。
　その伝動機構２６の伝動具は、例示の伝動ボール２８に代えてキーであってもよい。また、その伝動機構２６の伝動溝２７は、スプライン状に形成してもよい。
　上記ガイド溝１８は、環状ピストン１３の外周部に設けることに代えて、前記シリンダ孔６の内周壁に設けてもよい。この場合、前記ハウジング本体３の筒孔に、内周部にガイド溝１８を形成したスリーブ(図示せず)を嵌合固定して、そのスリーブの内周によって前記シリンダ孔６の小径孔６ａを構成することが好ましい。
　上記の場合、前記の係合ボール(係合具)１９は、上記シリンダ孔６の内周壁に設けることに代えて、環状ピストン１３の外周部に設けられる。
　上記の環状ピストン１３を駆動する前記の駆動機構Ａは、その環状ピストン１３の上下両側に作動室４０，４３を形成することに代えて、下記(ａ)又は(ｂ)に示すように構成してもよい。
　(ａ)  環状ピストン１３の上側に前記ロック作動室４０を形成すると共に、環状ピストン１３の下側にバネ室を形成し、そのバネ室に装着した戻しバネによって上記の環状ピストン１３を上方へ付勢する。
　(ｂ)  環状ピストン１３の下側に前記リリース作動室４３を形成すると共に、環状ピストン１３の上側にバネ室を形成し、そのバネ室に装着したロックバネによって上記の環状ピストン１３を下方へ付勢する。
　上記クランプロッド７を上方のリリース上昇位置へ押出す機構は、前記バネ３６の付勢力と前記クランプロッド７に作用する上向き差力との両者を利用することに代えて、これら両者のいずれか一方だけを利用してもよい。また、上記クランプロッド７の前記の上側の直径Ｄ１は、下側の直径Ｄ２よりも大きい値に設定することに代えて、その下側の直径Ｄ２と同じ値または小さい値であってもよい。
　なお、上記クランプ装置を上下逆の姿勢に配置したり斜め下向きに配置する場合には、上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)の重量によって上記クランプロッド７をリリース押出し位置に保持できるので、上記の押出す機構を省略可能である。
　クランプ装置の作動流体は、圧油等の液体に代えて圧縮空気等の気体であってもよい。
　その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

Claims (4)

  1. 　ハウジング(２)のシリンダ孔(６)内に挿入したクランプロッド(７)がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置であって、
    　上記シリンダ孔(６)と上記クランプロッド(７)との間に軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入された環状ピストン(１３)と、
    　上記の環状ピストン(１３)の外周部と上記シリンダ孔(６)の内周壁との一方に設けられたガイド溝(１８)であって、上向きに連ねて設けた旋回溝(２３)と直進溝(２４)とを有するガイド溝(１８)と、
    　同上の環状ピストン(１３)の外周部と同上シリンダ孔(６)の内周壁との他方に設けられて上記ガイド溝(１８)に嵌合する係合具(１９)と、
    　上記クランプロッド(７)と上記の環状ピストン(１３)との両者間に設けられて、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)と、
    　上記の環状ピストン(１３)を軸心方向へ移動させる駆動機構(Ａ)であって、その環状ピストン(１３)の上下両側のうちの少なくとも一側に形成されて圧力流体が給排される作動室(４０，４３)を有する駆動機構(Ａ)と、を備え
    　その駆動機構(Ａ)によって上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上昇位置の上記の環状ピストン(１３)が上記の旋回溝(２３)及び係合具(１９)を介して旋回しながら下降して当該環状ピストン(１３)が上記の伝動機構(２６)を介して上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン(１３)が、上記クランプロッド(７)に設けた被駆動部(３３)を介して当該クランプロッド(７)を下降駆動する、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、
    　前記ガイド溝(１８)を前記の環状ピストン(１３)の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具(１９)を前記シリンダ孔(６)の前記の内周壁に設けた、ことを特徴とするクランプ装置。
  3. 　請求項１又は２のクランプ装置において、
    　前記クランプロッド(７)を前記リリース上昇位置に押上げるバネ(３６)を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
  4. 　請求項１又は２のクランプ装置において、
    　前記の環状ピストン(１３)の上側に前記の作動室(４０)を設け、前記ハウジング(２)の上端壁(３ａ)に封止された部分における上記クランプロッド(７)の直径(Ｄ１)を上記の環状ピストン(１３)に封止された部分における同上クランプロッド(７)の直径(Ｄ２)よりも大きい値に設定し、上記の作動室(４０)の圧力流体から上記クランプロッド(７)に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド(７)を前記リリース上昇位置に押上げる、ことを特徴とするクランプ装置。
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