特許 5856027 クランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5856027

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20160120BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/06 302F

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-177242(P2012-177242)

(22)【出願日】2012年8月9日

(65)【公開番号】特開2014-34085(P2014-34085A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】391003989

【氏名又は名称】株式会社コスメック

(74)【代理人】

【識別番号】100082429

【弁理士】

【氏名又は名称】森 義明

(74)【代理人】

【識別番号】100162754

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 真樹

(72)【発明者】

【氏名】米澤 慶多朗

【審査官】 五十嵐 康弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５５−０２４８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２４０２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１７７８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０７４０３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０９１１２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第４５３８７９７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ３／０６

Ｂ２５Ｂ ５／００− ５／１６

Ｂ２１Ｄ ３７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング(１２)に沿って水平方向へ延びるクランプアーム(１４)であって、上記ハウジング(１２)の水平方向の途中部に揺動可能に支持される支点部(１４ａ)と、上記の水平方向の基端に設けられた入力部(１４ｂ)と、上記の水平方向の先端に設けられた出力部(１４ｃ)と、を有するクランプアーム(１４)と、
上記の入力部(１４ｂ)の下方で上記ハウジング(１２)に上下方向へ形成されると共に当該ハウジング(１２)の上面に開口されたシリンダ穴(１６)と、
上記シリンダ穴(１６)に挿入されたピストン(１８)であって、上記ハウジング(１２)の開口端よりも上方に進出して上記の入力部(１４ｂ)を上方へ移動させるピストン(１８)と、
上記シリンダ穴(１６)の底壁(１６ａ)と上記ピストン(１８)との間に形成されて圧力流体が供給及び排出される作動室(２０)と、
上記クランプアーム(１４)の先端寄り部へ向けて斜め上向きに開口するように上記ハウジング(１２)の先端部近傍に形成したバネ装着用の第１穴(２２)と、
上記の出力部(１４ｃ)と上記の支点部(１４ａ)との間で上記クランプアーム(１４)の上面と下面とを連通させるように斜め上向きに形成した貫通穴(２４)であって、バネ装着用の第２穴(２４ａ)と雌ネジ穴(２４ｂ)とを上向きに形成した貫通穴(２４)と、
上記の第１穴(２２)と上記の第２穴(２４ａ)とに亘って装着されて上記の出力部(１４ｃ)を上方へ付勢する戻しバネ(２６)と、
上記雌ネジ穴(２４ｂ)に上側から螺合されて上記の戻しバネ(２６)を圧縮する押しボルト(２８)と、
を備えることを特徴とするクランプ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のクランプ装置において、
前記シリンダ穴(１６)の少なくとも上半分の部分を上下方向へストレートに形成すると共に、前記ピストン(１８)の少なくとも上半分の部分を上下方向へストレートに形成した、ことを特徴とするクランプ装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のクランプ装置において、
前記シリンダ穴(１６)の軸心(Ｃ１)に対する前記の第１穴(２２)の軸心(Ｃ２)の傾斜角度(θ)を３０度から４５度の範囲内に設定した、ことを特徴とするクランプ装置。

【請求項4】

請求項３に記載のクランプ装置において、
前記の傾斜角度(θ)を３５度から４５度の範囲内に設定した、ことを特徴とするクランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金型やワークピース等の被固定物をテーブル等の支持台に固定するクランプ装置に関し、より詳しくいえば、クランプアームの長手方向の途中部を揺動可能に支持した形式のクランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のクランプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開平８−１７７８１４号公報)に記載されたものがある。この従来技術のクランプ装置は次のように構成されている。

【0003】

ハウジング(クランプアーム受台)に、クランプアームの長手方向の途中部が、支点軸を介して上下方向へ揺動可能に取り付けられる。そのクランプアームの先端部に、被固定物を押圧する出力部(作用点)が設けられると共に、上記クランプアームの後端部に、ピストンで押し上げられる入力部(力点)が設けられる。
上記ハウジングの先端側には、バネ装着用の第１穴が上記クランプアームの先端寄り部へ向けて斜め上向きに開口される。また、上記クランプアームの先端側には、バネ装着用の第２穴が上記の第１穴へ向けて斜め下向きに開口される。そして、上記の第１穴と第２穴には、上記クランプアームを復帰させるための戻しバネが組み込まれる。

【0004】

この従来のクランプ装置で被固定物を固定する際には、ピストンの下側に配置された作動室に圧力流体を供給する。すると、上記クランプアームの入力部が上記ピストンで押し上げられて当該クランプアームが揺動し、その出力部が被固定物を押圧する。このロック状態では、上記の戻しバネは上記ハウジングと上記クランプアームとの間で圧縮される。
クランプ装置を上記ロック状態からリリース状態へ復帰駆動させる際には、上記作動室の圧力流体を排出する。すると、上記の戻しバネの付勢力によって、上記クランプアームの出力部が押し上げられると共に、上記クランプアームの入力部がピストンを押し下げる。これにより、被固定物の上記ロック状態が解除される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−１７７８１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の従来技術は、クランプアーム復帰用の戻しバネを傾斜させて組み込んだことにより、当該戻しバネの付勢力がクランプアームに作用する箇所と上記支点軸との間の腕長さを大きくできる。これにより、戻しバネは、クランプアームに対する回転力を高めて、クランプアームを速やかに復帰できる。しかしながら、この従来のクランプ装置では、組立てやメンテナンスの際に次のような改善の余地が残されていた。

【0007】

すなわち、上記の従来の技術では、クランプアームをさらに迅速に復帰駆動させるためには、強力な付勢力を備えた戻しバネが必要となる。このような強力な戻しバネを採用した場合には、クランプ装置の組立てやメンテナンスの際、その戻しバネをバネ装着用の第１穴及び第２穴に着脱するために、特殊な治具を用いた作業が必要となる。このため、クランプ装置の組立てやメンテナンスに手間がかかる。
本発明の目的は、クランプアームの戻しバネを、強力なものを採用すると共に、容易に着脱できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。
ハウジング１２に沿って水平方向へ延びるクランプアーム１４は、上記ハウジング１２の水平方向の途中部に揺動可能に支持される支点部１４ａと、上記の水平方向の基端に設けられた入力部１４ｂと、上記の水平方向の先端に設けられた出力部１４ｃとを有する。上記の入力部１４ｂの下方では、上記ハウジング１２の上面に開口したシリンダ穴１６が、当該ハウジング１２に上下方向に形成される。そのシリンダ穴１６には、上記ハウジング１２の開口端よりも上方に進出して上記の入力部１４ｂを上方へ移動させるピストン１８が挿入される。上記シリンダ穴１６の底壁１６ａと上記ピストン１８との間に、圧力流体が供給及び排出される作動室２０が形成される。上記ハウジング１２の先端部近傍には、バネ装着用の第１穴２２が、上記クランプアーム１４の先端寄り部へ向けて斜め上向きに開口される。上記の出力部１４ｃと上記の支点部１４ａとの間に、上記クランプアーム１４の上面と下面とを連通する貫通穴２４を斜め上向きに設ける。その貫通穴２４には、バネ装着用の第２穴２４ａと雌ネジ穴２４ｂとが上向きに形成される。上記の第１穴２２と上記の第２穴２４ａとに亘って戻しバネ２６が装着され、その戻しバネ２６が上記の出力部１４ｃを上方へ付勢する。上記雌ネジ穴２４ｂに押しボルト２８が上側から螺合され、その押しボルト２８が上記の戻しバネ２６を圧縮する。

【0009】

本発明は、次の作用効果を奏する。
クランプ装置の組立て時において、クランプアームに戻しバネを装着する際には、まず、ハウジングの第１穴と上記クランプアームの第２穴との間に自由状態の戻しバネを配置する。次いで、雌ネジ穴に押しボルトを上側から螺合させ、その押しボルトを締付け回転して上記の戻しバネを圧縮する。これにより、上記の戻しバネの装着が完了する。また、クランプ装置の分解時には、雌ネジ穴に対して押しボルトを緩め回転させて、戻しバネを上記の圧縮状態から自由状態またはそれに近い状態へ戻す。これにより、戻しバネを第１穴及び第２穴から容易に取り外すことができる。
このように、クランプ装置の組立てや分解などの際に、戻しバネを自由状態またはそれに近い状態にして、その付勢力をゼロ又は弱くすることができる。このため、前記の従来技術とは異なり、戻しバネを着脱するための特殊な治具が不要となる。その結果、クランプ装置の組立てやメンテナンスの際に、戻しバネの着脱に手間がかからない。そのうえ、戻しバネとして強力なバネを採用することも可能となる。

【0010】

本発明においては、前記シリンダ穴１６の少なくとも上半分の部分を上下方向へストレートに形成すると共に、前記ピストン１８の少なくとも上半分の部分を上下方向へストレートに形成することが好ましい。
この場合、ハウジングのシリンダ穴やピストンを、効率よく製造できる。

【0011】

また、上記の各発明においては、前記シリンダ穴１６の軸心Ｃ１に対する前記の第１穴２２の軸心Ｃ２の傾斜角度θは、３０度から４５度の範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは３５度から４５度の範囲内である。

【0012】

さらに、本発明は、後述する実施形態に記載された特有の構成を付加することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態のクランプ装置におけるリリース状態の立面視の断面図である。

【図2】図１に示すクランプ装置の左側面図である。

【図3】図１に示すクランプ装置の右側面図である。

【図4】図１に示すクランプ装置の平面図である。

【図5】上記クランプ装置のロック状態を示す立面視の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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、被固定物を固定する前のリリース状態を示す図１から図４に基づき、クランプ装置１０の構造を説明する。
本発明のクランプ装置１０は、テーブル等の支持台１に取り付けて使用するものであり、ハウジング１２の下部にＴ脚３０が形成され、このＴ脚３０が、支持台１に形成されたＴ溝３２内に水平方向(図１中の左右方向)へ移動可能に嵌合される。
図１中のハウジング１２の左端側(先端側)には、図２に示すように左右一対の側壁３４ａが立設され、該側壁３４ａ，３４ａの間に側面視でＵ字状の溝３４が形成される。上記の両側壁３４ａ，３４ａには、ハウジング１２の左右方向の途中部の位置に、枢支シャフト３６が架設され、その枢支シャフト３６に、クランプアーム１４の長手方向途中部に設けた支点部１４ａが回転自在に支持される。上記クランプアーム１４は、上記の支点部１４ａに加え、該クランプアーム１４の右端側(基端側)に設けられた入力部１４ｂと、左端側(先端側)に設けられた出力部１４ｃとを有する。
一方、図１中のハウジング１２の右端側(基端側)には、上記の入力部１４ｂに対応する位置に、上記ハウジング１２の上面に開口したシリンダ穴１６が、上下方向全体に亘ってストレートに形成される。このシリンダ穴１６には、ピストン１８が封止部材３８を介して保密状に挿入される。そのピストン１８は、上下方向全体に亘ってストレートに形成され、上記シリンダ穴１６の開口端よりも上方に進出して上記の入力部１４ｂを上方へ移動させる。また、シリンダ穴１６の開口縁部には、スクレーパ４０が取り付けられている。
上記ピストン１８と上記シリンダ穴１６の底壁１６ａとの間には作動室２０が形成される。この作動室２０には、給排ポート４２を介して、圧力流体としての圧油が供給及び排出される。

【0015】

上記ハウジング１２の左端部近傍に、クランプアーム１４の左端寄り部へ向けて斜め上向きに開口するようにバネ装着用の第１穴２２が形成される。上記シリンダ穴１６の軸心Ｃ１に対する第１穴２２の軸心Ｃ２の傾斜角度θは、３０度から４５度の範囲内に設定するのが好ましく、より好ましくは３５度から４５度の範囲内である。上記傾斜角度θをこのような範囲に設定することで、後述する戻しバネ２６の付勢力がクランプアーム１４に作用する箇所と、枢支シャフト３６の軸心との間の腕長さが大きくなる。これにより、戻しバネ２６は、クランプアーム１４に対する回転力を高めることができる。その結果、上記ハウジング１２や戻しバネ２６等を大型化させることなく、クランプアーム１４をより速く復帰駆動させることができる。

【0016】

一方、上記クランプアーム１４には、上記の出力部１４ｃと上記の支点部１４ａとの間に、該クランプアーム１４の上面と下面とを連通する貫通穴２４が斜め上向きに形成される。その貫通穴２４は、前記リリース状態において上記の第１穴２２の軸心Ｃ２と略同軸となるように設けられる。その貫通穴２４には、バネ装着用の第２穴２４ａと雌ネジ穴２４ｂとが上向きに順に形成される。そして、後述するように、上記の第１穴２２と上記の第２穴２４ａとに亘って戻しバネ２６が自由状態で装着され、雌ネジ孔２４ｂに上側から螺合させた押しボルト２８で上記の戻しバネ２６を圧縮することによって、上記の出力部１４ｃを上方へと付勢する。なお、押しボルト２８は、緩みを防止するために、完全に締付け回転させることが好ましい。

【0017】

また、上記クランプアーム１４の左端側下面に形成した凸部１４ｄと、この凸部１４ｄを受け止めるように上記ハウジング１２に形成された左端側上面１２ａとは、上記ピストン１８がシリンダ穴１６から抜け出すのを防止するストッパーとして機能する。

【0018】

戻しバネ２６は、大径の外バネ２６ａと、上記の外バネ２６ａ内に挿入された小径の内バネ２６ｂとを有する。これらの外バネ２６ａと内バネ２６ｂとは圧縮コイルバネによって構成されている。上記の戻しバネ２６の下端部は、上記ハウジング１２の第１穴２２の底壁に受け止められる。その戻しバネ２６の上端部は、上記クランプアーム１４の第２穴２４ａに挿入されたバネ受け４４を介して前記の押しボルト２８で受け止められる。

【0019】

上記構成のクランプ装置１０は、図１と図５に示すように、次のように作動する。
図１のリリース状態では、作動室２０の圧油が排出され、戻しバネ２６の付勢力によって、クランプアーム１４の出力部１４ｃが押し上げられると共に、入力部１４ｂが押し下げられ、ピストン１８が下降されている。

【0020】

上記クランプ装置１０をロック駆動するときには、図１のリリース状態において、上記作動室２０に圧油を供給する。
すると、図５に示すように、その作動室２０の圧油が上記ピストン１８を上昇させ、そのピストン１８が上記クランプアーム１４の入力部１４ｂを押し上げると共に、戻しバネ２６に抗して出力部１４ｃが押し下げられる。これにより、上記の出力部１４ｃが金型Ｄを支持台１の上面に押圧する。

【0021】

上記クランプ装置１０を図５のロック状態から図１のリリース状態へ切換えるときには、上記の図５において、上記作動室２０の圧油を排出する。
すると、戻しバネ２６の付勢力によって、上記クランプアーム１４の出力部１４ｃが押し上げられ、上記の入力部１４ｂがピストン１８を下降させ、図１のリリース状態に戻る。これにより、金型Ｄの固定が解除される。

【0022】

上記の実施形態のクランプ装置１０は、次の長所を奏する。
クランプ装置１０の組立て時や分解時において、ハウジング１２の溝３４に対してクランプアーム１４を着脱するときに、押しボルト２８を緩め回転して戻しバネ２６の付勢力を弱くすることにより、ハウジング１２に対して枢支シャフト３６を容易に挿抜できる。
また、前記ピストン１８のストッパーを、前記クランプアーム１４の左端側下面に設けた凸部１４ｄと、その凸部１４ｄを受け止めるように形成された前記ハウジング１２の左端側上面１２ａとで構成することにより、前記シリンダ穴１６の上部にストッパー部を設ける必要がなくなる。これにより、上記シリンダ穴１６やピストン１８の構造を簡素化することができる。その結果、クランプ装置１０は、製造性やメンテナンス性に優れたものとなる。
加えて、前記クランプアーム１４の左端側下面の凸部１４ｄ又は前記ハウジング１２の左端側上面１２ａのいずれか一方の加工寸法を変更することで、様々なストロークのピストン１８に対応することができるようになるため、部品の共有化を進めることができる。勿論、前記クランプアーム１４の左端側下面の凸部１４ｄと前記ハウジング１２の左端側上面１２ａの両方の加工寸法を変更するようにしてもよい。

【0023】

上記の実施形態は、次のように変更可能である。
前記の作動室２０に供給及び排出される圧力流体は、例示した圧油に限定されるものではなく、圧縮空気や他の圧縮ガス等であってもよい。

【0024】

前記クランプ装置１０には、移動手段や位置決め手段等を付属していないが、例えば電動機や油圧シリンダ等のアクチュエータによって、クランプ装置１０を支持台１上の所定の前進位置及び後退位置の間で往復移動させるようにしてもよい。

【0025】

前記戻しバネ２６は、外バネ２６ａと内バネ２６ｂとで構成された親子バネを用いる場合を示したが、例えば、１本のバネで構成するようにしてもよい。
また、戻しバネ２６の上端にバネ受け４４を取り付ける場合を示したが、押しボルト２８のみで戻しバネ２６を圧縮できるような場合には、上記バネ受け４４を省略することも可能である。

【0026】

前記クランプ装置１０の取付姿勢として、上記の実施形態では、前記クランプアーム１４の長手方向が水平方向を向く場合を示しているが、このクランプアーム１４の長手方向の向きが垂直方向や斜め方向を向くようにしてもよい。
また、前記クランプ装置１０を、Ｔ脚３０とＴ溝３２とで支持台１に移動可能に取り付ける場合を示したが、このクランプ装置１０の支持台１への取付態様はこれに限定されるものではなく、支持台１にクランプ装置１０をボルトで固定するようなものであってもよい。

【0027】

前記シリンダ穴１６及び前記ピストン１８がともに上下方向全体に亘ってストレートに形成された場合を示したが、このシリンダ穴１６及びピストン１８は、少なくとも上半分の部分を上下方向へストレートに形成してもよい。

【符号の説明】

【0028】

１０：クランプ装置，１２：ハウジング，１４：クランプアーム，１４ａ：クランプアーム１４の支点部，１４ｂ：クランプアーム１４の入力部，１４ｃ：クランプアーム１４の出力部，１６：シリンダ穴，１８：ピストン，２０：作動室，２２：第１穴，２４：貫通穴，２４ａ：第２穴，２４ｂ：雌ネジ穴，２６：戻しバネ，２８：押しボルト，Ｃ１：シリンダ穴１６の軸心，Ｃ２：第１穴２２の軸心，θ：傾斜角度．

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】