特許 6017898 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】6017898

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/06 304F

   B23Q3/06 301A

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-198128(P2012-198128)

(22)【出願日】2012年9月10日

(65)【公開番号】特開2014-50934(P2014-50934A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】596037194

【氏名又は名称】パスカルエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089004

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】川上 孝幸

【審査官】 山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２６６２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０２３２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１８１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３６０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５５４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７９６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ３／０６−３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランプ本体と、ワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を有するクランプロッドと、前記クランプ本体に対して前記グリップ部材とクランプロッドとを軸心方向へ進退駆動可能な駆動手段とを備えたクランプ装置において、
前記駆動手段は、前記クランプロッドと連結されたピストン部材と、このピストン部材を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアを給排気可能なエア作動室とを備え、
前記グリップ部材とクランプロッドとをエアブローするための加圧エアを導入するエアブロー通路を設け、
前記エア作動室から加圧エアを排気するとき、この加圧エアを前記エアブロー通路に供給するエアブロー手段を設け、
前記エアブロー手段は、加圧エア供給源に連通された第１ポートと、前記エアブロー通路に連通された第２ポートと、これら第１，第２ポート間の途中部に設けられ且つ前記エア作動室に連通された第３ポートと、前記第１，第２ポートを選択的に閉塞可能な弁部材とを有する急速排気弁を備え、前記急速排気弁が、前記エア作動室に加圧エアを給気するとき、前記第２ポートを閉塞して前記第１，第３ポート間を連通すると共に、前記エア作動室から加圧エアを排気するとき、前記第１ポートを閉塞して前記第２，第３ポート間を連通するように形成されたことを特徴とするクランプ装置。

【請求項2】

前記急速排気弁が前記クランプ本体の外部に配設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。

【請求項3】

前記急速排気弁が前記クランプ本体の内部に配設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。

【請求項4】

前記第２ポートと前記エアブロー通路との接続部にエアブロー通路側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクランプ装置。

【請求項5】

前記駆動手段は、クランプ用エア作動室とアンクランプ用エア作動室とを備え、前記クランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段と前記アンクランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段とを夫々設け、前記クランプロッドを後退駆動するとき、クランプ用エア作動室に加圧エアを給気すると共にアンクランプ用エア作動室から加圧エアを排気し、前記クランプロッドを進出駆動するとき、アンクランプ用エア作動室に加圧エアを給気すると共にクランプ用エア作動室から加圧エアを排気することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの穴の内周面をグリップして固定するクランプ装置に関し、特に切粉等のクランプ本体内部への侵入を防止可能なエアブロー手段を設けたクランプ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ワークの全面に亙って機械加工する場合には、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、ワーク穴の内周面をグリップして固定するクランプ装置（ホールクランプ又はエキスパンションクランプ）が採用される。このクランプ装置では、クランプ本体にクランプ対象のワークを着座させる着座面が形成され、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と、このグリップ部材に挿入されたクランプロッドのテーパ軸部を挿入した後、グリップ部材を支持した状態でクランプロッドを油圧等の流体圧シリンダによって着座面側へ引き付けることで、グリップ部材に対してクランプロッドを所定ストローク相対移動させ、テーパ軸部によってグリップ爪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更に着座面側へ微小ストローク引き付けることで、ワークを着座面に固定する。

【0003】

上記クランプ装置は、グリップ部材とクランプロッドとの間や複数に分割されたグリップ形成部材同士の間に微小な隙間が存在するため、クランプ動作時及び機械加工中に、これらの隙間にクーラントと共に切粉や切削屑等が侵入する虞がある。
切粉等がクランプ本体内部へ侵入した場合、グリップ部材とクランプロッドとの間やグリップ形成部材同士の間に切粉等を噛み込んでしまい、クランプロッドの作動不良や破損の原因になり、クランプ装置が正常に作動しなくなる。そこで、グリップ部材とクランプロッドとを加圧エアでエアブローすることによって、クランプ本体内部への切粉等の侵入を防止する技術が提案されている。

【0004】

特許文献１のクランプ装置は、クランプ本体と、ワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を有するクランプロッドと、このクランプロッドと前記クランプ本体の本体筒部との間に配設され前記グリップ部材を支持可能なサポート部材と、前記クランプ本体に対して前記グリップ部材とクランプロッドとを軸心方向へ進退駆動可能な油圧シリンダとを備え、ワークパレットに形成されたエア通路から本体筒部内のサポート部材の内側と外側との隙間に加圧エアを流すためのエアブロー通路がクランプ本体に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−３６３１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のクランプ装置は、加圧エア供給源からエア通路に供給された加圧エアは、エアブロー通路を流れて本体筒部内のサポート部材の内側と外側との隙間に供給される。その後、この加圧エアは、グリップ部材の基端鍔部の外周側の隙間、グリップ形成部材同士間の隙間及びグリップ部材とクランプロッドとの隙間等を通って４つの着座面と４つの凹溝に向かって流れ、これらの着座面と凹溝をエアブローして切粉等を除去できる。
しかし、特許文献１の技術では、油圧シリンダを作動させるための油圧供給源に加えてエアブローのための加圧エア供給源が別途必要であり、加圧エア供給源から本体筒部内のサポート部材の内側と外側との隙間に加圧エアを供給するためのエアブロー専用のエア通路を形成しなければならない。

【0007】

また、エアブローは、グリップ部材とクランプロッドとの隙間に供給する必要があるため、エアブローの能率上の観点から、グリップ部材とクランプロッドとの隙間が最小になるクランプ状態以外のタイミングで実行することが好ましい。しかし、エアブローを前記タイミングで実行するためには、クランプ装置の動作状態を常時監視し、各部材の動作状態に応じた制御を行なう必要があるため、各種センサ等周辺機器が増加すると共に制御が複雑化し、製作コストが増加する虞がある。

【0008】

本発明の目的は、エアブロー専用の加圧エアの消費量を低減できるクランプ装置、エアブロー専用のエア通路を短縮化して製作コストを低減できるクランプ装置、エアブロー制御の簡単化を図ることができるクランプ装置等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１のクランプ装置は、クランプ本体と、ワークの穴に挿入されて穴の内周面をグリップ可能なグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌係合させたテーパ軸部を有するクランプロッドと、前記クランプ本体に対して前記グリップ部材とクランプロッドとを軸心方向へ進退駆動可能な駆動手段とを備えたクランプ装置において、前記駆動手段は、前記クランプロッドと連結されたピストン部材と、このピストン部材を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアを給排気可能なエア作動室とを備え、前記グリップ部材とクランプロッドとをエアブローするための加圧エアを導入するエアブロー通路を設け、前記エア作動室から加圧エアを排気するとき、この加圧エアを前記エアブロー通路に供給するエアブロー手段を設け、前記エアブロー手段は、加圧エア供給源に連通された第１ポートと、前記エアブロー通路に連通された第２ポートと、これら第１，第２ポート間の途中部に設けられ且つ前記エア作動室に連通された第３ポートと、前記第１，第２ポートを選択的に閉塞可能な弁部材とを有する急速排気弁を備え、前記急速排気弁が、前記エア作動室に加圧エアを給気するとき、前記第２ポートを閉塞して前記第１，第３ポート間を連通すると共に、前記エア作動室から加圧エアを排気するとき、前記第１ポートを閉塞して前記第２，第３ポート間を連通するように形成されたことを特徴としている。

【0010】

【0011】

請求項２のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記急速排気弁が前記クランプ本体の外部に配設されたことを特徴としている。
請求項３のクランプ装置は、請求項１の発明において、前記急速排気弁が前記クランプ本体の内部に配設されたことを特徴としている。

【0012】

請求項４のクランプ装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第２ポートと前記エアブロー通路との接続部にエアブロー通路側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブを設けたことを特徴としている。
請求項５のクランプ装置は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記駆動手段は、クランプ用エア作動室とアンクランプ用エア作動室とを備え、前記クランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段と前記アンクランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段とを夫々設け、前記クランプロッドを後退駆動するとき、クランプ用エア作動室に加圧エアを給気すると共にアンクランプ用エア作動室から加圧エアを排気し、前記クランプロッドを進出駆動するとき、アンクランプ用エア作動室に加圧エアを給気すると共にクランプ用エア作動室から加圧エアを排気することを特徴としている。

【0013】

【発明の効果】

【0014】

請求項１の発明によれば、ピストン部材を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアを排出するときの排気エアを利用してグリップ部材とクランプロッドとをエアブローするため、エアブロー専用の加圧エアが不要になり、加圧エアの消費量を低減できる。
また、エアブロー専用の加圧エア供給源を省略することができるため、加圧エア供給源から延設されたエアブロー専用のエア通路を省略することができ、製作コストを低減できる。しかも、ピストン部材を軸心方向へ進退移動させた後の加圧エア排出時の排気エアによってエアブローするため、クランプ装置の動作状態を監視することなく、グリップ部材とクランプロッドとの隙間が最小になるクランプ状態以外のタイミングでエアブローすることができ、エアブロー制御の簡単化を図ることができる。
更に、エアブロー手段が急速排気弁を備え、前記急速排気弁が、前記エア作動室に加圧エアを給気するとき、前記第２ポートを閉塞して前記第１，第３ポート間を連通すると共に、前記エア作動室から加圧エアを排気するとき、前記第１ポートを閉塞して前記第２，第３ポート間を連通するように形成されているため、クランプ装置の小型化と簡単化とを両立でき、一層製作コストを低減できる。また、ピストン部材を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアの排出速度を速くできるため、クランプ装置の動作速度を速めつつ、エアブロー能率を向上できる。

【0015】

【0016】

請求項２の発明によれば、汎用のクランプ装置に後付けで急速排気弁等を装着することができるため、更に製作コストを低減することができる。
請求項３の発明によれば、更にクランプ装置の小型化を図ることができる。

【0017】

請求項４の発明によれば、加圧エアの他のエア通路への漏れ等を防止できるため、エアブローするための加圧エアの圧力減衰を抑制することができ、エアブロー能率を一層向上できる。
請求項５の発明によれば、クランプ用エア作動室とアンクランプ用エア作動室とを備え、前記クランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段と前記アンクランプ用エア作動室に対応した前記エアブロー通路及びエアブロー手段とを夫々設けているため、両エア作動室の何れからも加圧エア排出時の排気エアをエアブローに利用することができ、クランプ装置の設計自由度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例１に係るクランプユニットの平面図である。

【図2】アンクランプ状態のときのクランプ装置の平面図である。

【図3】図２のIII−III線断面図である。

【図4】クランプ状態のときの図３相当図である。

【図5】アンクランプ状態のときのクランプユニットのエア回路図である。

【図6】実施例２に係る図３相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

【実施例1】

【0020】

図１，図５に示すように、クランプユニットＣＵは、４つのクランプ装置Ｃを１組としてワークパレット１ｃに組み付けて構成され、４つのクランプ装置Ｃが同期動作可能に構成されている。尚、クランプユニットＣＵは、単独のクランプ装置Ｃによって構成することも可能であり、また、複数のクランプ装置Ｃを１組として構成することも可能である。

【0021】

図２〜図４に示すように、このクランプ装置Ｃは、クランプ本体１と、このクランプ本体１の上端部分の挿通孔１ｄを挿通して上方へ延びワークＷの穴Ｈの内周面をグリップ可能なグリップ部材２と、このグリップ部材２に係合した鉛直方向に延びるクランプロッド３と、スクレーパ４と、クランプロッド３を昇降駆動するエアシリンダ５（駆動手段）と、サポート機構６と、エアブロー機構７（エアブロー手段）等を備えている。クランプ本体１は、上部本体１ａと下部本体１ｂとで構成され、クランプ本体１がベース部材としてのワークパレット１ｃに組み付けられる。

【0022】

上部本体１ａは平面視にて略矩形状をなし、この上部本体１ａは、４つのボルト孔１ｅに挿入される４本のボルトでワークパレット１ｃに固定される。
下部本体１ｂはシリンダ穴１１を形成する環状部材であり、この下部本体１ｂの上端部が上部本体１ａの下端側の凹部１２に嵌合され、複数のボルトにより上部本体１ａに固定されている。クランプ本体１の上半部の中心部に上方へ細長く突出する円筒状の本体筒部１ｔが設けられている。

【0023】

本体筒部１ｔの上端部の中心部分の挿通孔１ｄを上下に貫通するようにグリップ部材２とクランプロッド３が配設されている。本体筒部１ｔの上面には、グリップ部材２を囲む４つの円弧状の着座面１ｓが形成され、これら着座面１ｓにワークＷを着座させた状態で、ワークＷをクランプする。本体筒部１ｔの上面には、エアブローされた加圧エアが流れる４つの凹溝１ｇが十文字状に形成されている。

【0024】

次に、グリップ部材２について説明する。
図３，図４に示すように、グリップ部材２は、クランプロッド３と共にクランプ本体１の上端部分の挿通孔１ｄを挿通して上方へ延びワークＷの穴Ｈの内周面をグリップ可能に構成されている。このグリップ部材２は、クランプロッド３の外周側に等間隔に配設された３つの鋼製のグリップ形成部材２ａで構成されている。３つのグリップ形成部材２ａは、外径が拡大・縮小可能である。グリップ形成部材２ａの上部にはグリップ爪部２ｂが形成され、グリップ形成部材２ａの下端部には円弧形の基端鍔部２ｃが形成されている。グリップ形成部材２ａの下半部の内面には、クランプロッド３の軸心と平行なストレート平面２ｄが形成されている。

【0025】

グリップ爪部２ｂのクランプロッド３の軸心と直交する断面（水平断面）が、偏平Ｄ形に形成されている。グリップ形成部材２ａの上端部から中段部にかけての内面には、上方程クランプロッド３の軸心Ｘから離隔するテーパ面２ｅが形成され、このテーパ面２ｅがクランプロッド３のテーパ部３ａのテーパ面に密着状に係合可能である。グリップ爪部２ｂの外周面には、ワークＷの穴Ｈの内周面をグリップする３段の歯が形成されている。

【0026】

図２，図３に示すように、上部本体１ａの挿通孔１ｄには、グリップ部材２及びクランプロッド３の外周側の環状隙間を塞ぐスクレーパ４が装着されている。スクレーパ４は、グリップ部材２及びクランプロッド３の外周面に密着するゴムや合成樹脂等の弾力性のある材料で構成されている。スクレーパ４は、グリップ部材２及びクランプロッド３の外周側の隙間から切粉及び切削液などが内部に侵入するのを防ぎ、３つのグリップ形成部材２ａとクランプロッド３を束ねる機能を有するものである。グリップ部材２の下部には、３分割された３つのグリップ形成部材２ａを縮径方向へ付勢するＯリング１０が装着されている。

【0027】

３つのグリップ部材２の３つの基端鍔部２ｃは、本体筒部１ｔ内の円形凹部１２に収容され、基端鍔部２ｃの外周側には隙間が形成されている。３つの基端鍔部２ｃは、円形凹部１２の上壁部とサポート部材４０の上端壁４０ｂとの間に水平方向へ可動に挟着され、サポート部材４０で支持されている。グリップ部材２は、サポート部材４０及び環状受圧部材４１と一体的に昇降すると共に、円形凹部１２の外周部の環状隙間とスクレーパ４の弾性変形を介して、クランプ装置Ｃの軸心と直交する水平方向へ移動可能に装着されている。上部本体１ａには、円形凹部１２の下方に連なる円筒穴１３が形成されている。

【0028】

次に、クランプロッド３について説明する。
図２〜図４に示すように、クランプロッド３は、グリップ部材２の内側に係合し、このグリップ部材２よりも下方へ延びている。クランプロッド３は、下端部分の断面逆Ｔ形の係合部３ｄと、この係合部３ｄから上方に連なる水平断面が円形の小径部３ｃと、この小径部３ｃから上方へ連なる中段部３ｂと、この中段部３ｂから上方へ連なるテーパ部３ａとを備えている。テーパ部３ａは、上方程外径が拡大するように形成され、テーパ部３ａはグリップ形成部材２ａを外径拡大側へ駆動する為の３つのテーパ面を備えている。

【0029】

中段部３ｂは３つのストレート面と部分円錐面とを有し、中段部３ｂのストレート面以外の部分は上方に向って外径が拡大する部分円錐状に形成されている。３つのストレート面は、３つのテーパ面の下端に連なるようにクランプロッド３の軸心と平行に形成されている。このストレート面に、グリップ形成部材２ａのストレート平面２ｄが面接触している。

【0030】

テーパ部３ａは、３つのグリップ形成部材２ａのグリップ爪部２ｂが面接触的に当接する３つのテーパ面と、上方程半径が大きくなる部分円錐面と、上下に短い部分円筒面と、部分円錐面の上方に連なる部分円筒面を有している。テーパ部３ａの下部の水平断面が、テーパ面と平行な辺を有し且つ頂部が円弧からなる三角形状に形成されている。スクレーパ４の近傍部における、前記三角形状の各頂部を構成する部分円錐面がスクレーパ４の内周部に当接可能である。

【0031】

アンクランプ状態からクランプ状態に亙ってスクレーパ４の近傍部における、３つのグリップ形成部材２ａとクランプロッド３の水平断面（クランプロッド３の軸心Ｘと直交する水平断面）が円形に形成されている。前記テーパ面と部分円錐面のクランプロッド３の軸心に対する傾斜角度が同じである。

【0032】

このクランプ装置Ｃにおいて、グリップ部材２とクランプロッド３が夫々の上限位置に位置するアンクランプ状態から、クランプロッド３が徐々に下方へ移動してグリップ部材２が拡径駆動されると、スクレーパ４の近傍部における３つのグリップ形成部材２ａとクランプロッド３の円筒形状部の外径が徐々に拡大し、スクレーパ４の内周部が周方向と径方向に弾性変形し、３つのグリップ形成部材２ａとクランプロッド３の外周面との密着状態を維持する。

【0033】

次に、複動型のエアシリンダ５について説明する。
図３〜図５に示すように、エアシリンダ５は、クランプロッド３をクランプ本体１及びグリップ部材２に対して加圧エア供給源８から供給された加圧エアによって昇降駆動するものである。エアシリンダ５は、下部本体１ｂに形成された縦向きのシリンダ穴１１と、クランプ力出力用のピストン部材２０（軸心Ｘを有する）と、このピストン部材２０のピストン部２０ａの上側のクランプ用の第１作動室２１であってピストン部材２０を加圧エアによりクランプ位置に駆動する第１作動室２１（クランプ用エア作動室）と、ピストン部２０ａの下側のアンクランプ用の第２作動室２２であってピストン部材２０を加圧エアによりアンクランプ位置（上限位置）に駆動する第２作動室２２（アンクランプ用エア作動室）等を備えている。

【0034】

ピストン部材２０は、シリンダ穴１１に気密摺動自在に装着されたピストン部２０ａと、このピストン部２０ａから上方へ本体筒部１ｔ内まで延びるロッド部２０ｂを有する。
ピストン部２０ａの外周部は上下２つのシール部材２３ａで気密に封止され、ロッド部２０ｂの外周部はシール部材２３ｂで気密に封止されている。ロッド部２０ｂの上端側部分には、ネジ軸部２４が形成され、このネジ軸部２４には、逆Ｔ形のＴ溝２５を形成するＴ溝形成部材２６が螺合にて取り付けられている。

【0035】

Ｔ溝形成部材２６のロッド挿通穴２６ａは平面視にてＵ形であり、クランプロッド３の係合部３ｄが上記のＴ溝２５に水平方向側方から装着される。係合部３ｄとＴ溝形成部材２６の間には僅かな隙間があるため、クランプロッド３はＴ溝形成部材２６に対して水平方向へ相対的に約１〜２ｍｍ位移動可能である。

【0036】

第１作動室２１は、下部本体１ｂとピストン部２０ａと環状受圧部材４１で形成されている。第１作動室２１には、外部の加圧エア供給源８からクランプ用エア通路１５を介して加圧エアを供給可能であり、第１作動室２１に供給された加圧エアによりピストン部材２０がクランプ側へ（下方へ）駆動される（図４参照）。このとき、第２作動室２２に充填されている加圧エアは、ピストン部材２０の下降移動に伴って第２作動室２２からアンクランプ用エア通路１６を流れて排出される。
第２作動室２２は、下部本体１ｂとワークパレット１ｃとピストン部２０ａとで形成されている。図５に示すように、第２作動室２２には、加圧エア供給源８からアンクランプ用エア通路１６を介して加圧エアを供給可能であり、第２作動室２２に供給された加圧エアによりピストン部材２０がアンクランプ側へ（上方へ）駆動される（図２参照）。このとき、第１作動室２１に充填されている加圧エアは、ピストン部材２０の上昇移動に伴って第１作動室２１からクランプ用エア通路１５を流れて排出される。

【0037】

次に、サポート機構６について説明する。
図３，図４に示すように、サポート機構６はグリップ部材２を下方から支持する機構であり、サポート機構６は、グリップ部材２の下端を支持するサポート部材４０と、このサポート部材４０を支持する環状受圧部材４１と、この環状受圧部材４１の下端に加圧エアを作用させるサポート用作動室２１ａと備えている。

【0038】

サポート部材４０は、Ｔ溝形成部材２６の外周面と円筒穴１３の壁面との間に可動に装着された筒部４０ａと、この筒部４０ａの上端に一体形成された上端壁４０ｂとを有し、クランプロッド３は上端壁４０ｂに形成された開口部４０ｃを挿通している。
尚、開口部４０ｃは、クランプロッド３の係止部３ｄ以外の部分が通過可能に形成されている。

【0039】

環状受圧部材４１は、ピストン部材２０のロッド部２０ｂに摺動自在に外嵌されている。環状受圧部材４１は、下半部のピストン部４１ａと、このピストン部４１ａの上端から上方へ一体的に延びる筒状部４１ｂとを有する。筒状部４１ｂはロッド部２０ｂと円筒穴１３の壁面との間に可動に装着されている。サポート部材４０の下端が筒状部４１ｂの上端で支持されている。前記ピストン部４１ａは、その上端部分に形成された弁操作用のフランジ部４２と、このフランジ部４２の下端に連なり且つフランジ部４２よりやや小径の中径部４３と、この中径部４３よりもやや小径のピストン本体部４４とを備えている。

【0040】

図３に示すように、フランジ部４２は、収容穴４２ａに上下方向に数ｍｍ（例えば、２〜３ｍｍ）移動可能に収容され、アンクランプ状態のとき、フランジ部４２の下側には上記の数ｍｍの厚さの環状隙間４２ｂが形成されている。中径部４３は収容穴４３ａに上下方向に移動可能に収容されている。ピストン本体部４４は、収容穴４４ａに収容され、この収容穴４４ａはクランプ用の第１作動室２１の一部で構成されたサポート用作動室２１ａに連通しており、第１作動室２１の加圧エア（サポート用作動室２１ａの加圧エア）をピストン本体部４４に受圧させるように構成されている。

【0041】

中径部４３の外周部はシール部材４３ｂで気密にシールされ、中径部４３の下側には環状隙間４２ｂよりもやや厚い環状隙間４３ｃが形成されている。ピストン本体部４４の外周側はシール部材４４ｂでシールされている。
サポート機構６は、グリップ部材２を拡径させてワークＷの穴Ｈの内周面をグリップさせる際に、環状受圧部材４１に作用する加圧エアの圧力でグリップ部材２を支持し、グリップ部材２に対してクランプロッド３が相対的に下方へ移動可能にする。
尚、本実施例では、加圧エアの圧力を環状受圧部材４１に作用させてサポート部材４０を介してグリップ部材２を支持するサポート機構６を例にして説明したが、コイルスプリングや皿バネ等の弾性力でグリップ部材２を支持するサポート機構を採用してもよい。

【0042】

まず、エアブロー機構７の説明の前にクランプユニットＣＵの駆動用エア回路について簡単に説明する。
図１，図３，図５に示すように、クランプ用加圧エアは、加圧エア供給源８からクランプ用エア通路３１ａ，３１ｂ，１４，１５を流れてクランプ装置Ｃを駆動する加圧エア供給源８から第１作動室２１へ供給される。
クランプ用エア通路３１ａは、一端が加圧エア供給源８に連通され、他端が第１急速排気弁３４を介してクランプ用エア通路３１ｂの上流端に連通されている。クランプ用エア通路３１ａの途中部には、圧力スイッチ３９ａが設けられている。クランプ用エア通路３１ｂは、第１急速排気弁３４の第３ポート３４ｃをワークパレット１ｃに設けられたクランプエアポート１９ａに連通している。エア通路１４は、ワークパレット１ｃの内部に形成され、クランプエアポート１９ａをクランプ用エア通路１５の上流端に連通し、エア通路１５は、上部本体１ａ（クランプ本体１）の内部に形成され、エア通路１４の下流端を第１作動室２１に連通している。

【0043】

アンクランプ用加圧エアは、加圧エア供給源８からアンクランプ用エア通路３２ａ，３２ｂ，１６を流れてクランプ装置Ｃを駆動する第２作動室２２へ供給される。
アンクランプ用エア通路３２ａは、一端が加圧エア供給源８に連通され、他端が第２急速排気弁３５を介してクランプ用エア通路３２ｂの上流端に連通されている。アンクランプ用エア通路３２ａの途中部には、圧力スイッチ３９ｂが設けられている。アンクランプ用エア通路３２ｂは、第２急速排気弁３５の第３ポート３５ｃをワークパレット１ｃに設けられたクランプエアポート１９ｂに連通している。エア通路１６は、ワークパレット１ｃの内部に形成され、クランプエアポート１９ｂを第２作動室２２に連通している。

【0044】

次に、エアブロー機構７について説明する。
エアブロー機構７は、第１，第２作動室２１，２２から排出された排気エアをサポート部材４０の筒部４０ａの下端に形成された切欠き穴１８ａからサポート部材４０の内側と外側との隙間へ供給可能に構成されている。これにより、供給された加圧エアは、グリップ部材２の基端鍔部２ｃの外周側の隙間、グリップ形成部材２ａ同士間の隙間及びグリップ部材２とクランプロッド３との隙間等を通って４つの着座面１ｓと４つの凹溝１ｇに向かって流れ、これらの着座面１ｓと凹溝１ｇをエアブローして切粉等を除去する。

【0045】

図１〜図５に示すように、エアブロー機構７は、クランプ用エア通路３１ｂ，１４，１５と、アンクランプ用エア通路３２ｂ，１６と、エアブロー通路３３，１７，１８と、バイパス通路３７ａ，３７ｂと、クランプ本体１の外部に配設された第１，第２急速排気弁３４，３５と、チェックバルブ３６ａ，３６ｂ等を備えている。

【0046】

エアブロー通路３３は、一端がバイパス通路３７ａ，３７ｂ及びエアブロー専用通路３８に連通され、他端がワークパレット１ｃに設けられたエアブローポート１９ｃを介してエアブロー通路１７の上流端に連通されている。エアブロー通路１７の下流端は上部本体１ａ内のエアブロー通路１８に連通され、このエアブロー通路１８はエアブロー通路１７の下流端を切欠き穴１８ａに連通している。これにより、第１作動室２１又は第２作動室２２からの排気エアは、エアブロー通路３３と、エアブロー通路１７と、エアブロー通路１８とを流れて切欠き穴１８ａへ供給される。

【0047】

第１急速排気弁３４は、クランプ用エア通路３１ａに連通された第１ポート３４ａと、エアブロー通路３３にバイパス通路３７ａを介して連通された第２ポート３４ｂと、これら第１，第２ポート３４ａ，３４ｂ間の途中部に設けられ且つ第１作動室２１にクランプ用エア通路３１ｂ，１４，１５を介して連通された第３ポート３４ｃと、第１，第２ポート３４ａ，３４ｂを選択的に閉塞可能な弁部材３４ｄ等を備えている。
弁部材３４ｄは、通常、第１ポート３４ａを閉塞するように付勢され、加圧エア供給源８から加圧エアが給気されたとき、第２ポート３４ｂを閉塞し、第１作動室２１から加圧エアが排気されたとき、第１ポート３４ａを閉塞するように構成されている。
バイパス通路３７ａの途中部には、エアブロー通路３３側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ３６ａが設けられている。

【0048】

第２急速排気弁３５は、アンクランプ用エア通路３２ａに連通された第１ポート３５ａと、エアブロー通路３３にバイパス通路３７ｂを介して連通された第２ポート３５ｂと、これら第１，第２ポート３５ａ，３５ｂ間の途中部に設けられ且つ第２作動室２２にアンクランプ用エア通路３２ｂ，１６を介して連通された第３ポート３５ｃと、第１，第２ポート３５ａ，３５ｂを選択的に閉塞可能な弁部材３５ｄ等を備えている。
弁部材３５ｄは、通常、第１ポート３５ａを閉塞するように付勢され、加圧エア供給源８から加圧エアが給気されたとき、第２ポート３５ｂを閉塞し、第２作動室２２から加圧エアが排気されたとき、第１ポート３５ａを閉塞するように構成されている。
バイパス通路３７ｂの途中部には、エアブロー通路３３側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ３６ｂが設けられている。

【0049】

本実施例では、クランプ装置Ｃを駆動する加圧エア供給源８とは別にエアブロー専用の加圧エア供給源９を設けている。エアブロー専用通路３８は、加圧エア供給源９をエアブロー通路３３に連通し、その途中部には、下流側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ３６ｃが設けられている。尚、加圧エア供給源９とエアブロー専用通路３８とは必須のものではなく、これらを省略しても良い。

【0050】

以上により、加圧エア供給源８からクランプ用エア通路３１ａに加圧エアを供給し、第２作動室２２からアンクランプ用エアを排出するクランプ動作のとき、弁部材３４ｄが第２ポート３４ｂを閉塞するため、加圧エアはクランプ用エア通路３１ｂ，１４，１５を流れて第１作動室２１に供給され、ピストン部材２０がクランプ側（下側）へ駆動される（図４参照）。このとき、ピストン部材２０が下側へ駆動されるため、第２作動室２２に充填されている加圧エアが第２作動室２２から排気される。第２作動室２２から排出された加圧エア（排気エア）は、アンクランプ用エア通路１６，３２ｂを流れ、第２急速排気弁３５によってバイパス通路３７ｂへ誘導されてエアブロー通路３３へ供給される。こうして、クランプ状態になる前に、第２作動室２２から排出された加圧エアがサポート部材４０の筒部４０ａの内面側と外面側の円筒隙間を通ってグリップ部材２及びクランプロッド３の方へ供給される。

【0051】

これに対して、加圧エア供給源８からアンクランプ用エア通路３２ａに加圧エアを供給し、第１作動室２１からクランプ用エアを排出するアンクランプ動作のとき、弁部材３５ｄが第２ポート３５ｂを閉塞するため、加圧エアはアンクランプ用エア通路３２ｂ，１６を流れて第２作動室２２に供給され、ピストン部材２０がアンクランプ側（上側）へ駆動される（図３参照）。このとき、ピストン部材２０が上側へ駆動されるため、第１作動室２１に充填されている加圧エアが第１作動室２１から排気される。第１作動室２１から排出された加圧エアは、クランプ用エア通路１５，１４，３１ｂを流れ、第１急速排気弁３４によってバイパス通路３７ａへ誘導されてエアブロー通路３３へ供給される。こうして、アンクランプ動作のとき、第１作動室２１から排出された加圧エアがサポート部材４０の筒部４０ａの内面側と外面側の円筒隙間を通ってグリップ部材２及びクランプロッド３の方へ供給される。

【0052】

第１，第２作動室２１，２２から加圧エアが排出されないとき、例えば、クランプ装置Ｃを停止している状態等クランプ動作又はアンクランプ動作以外の任意のタイミングにおいてエアブローを行なう場合には、加圧エア供給源９からエアブロー専用通路３８を介してエアブロー通路３３に加圧エアを直接供給することができる。
加圧エア供給源９から供給された加圧エアは、エアブロー通路３３からエアブロー通路１７，１８を介して切欠き穴１８ａに流れる。これにより、前述と同様にグリップ部材２及びクランプロッド３等をエアブローすることができる。

【0053】

以上説明したクランプ装置Ｃによれば次の効果を奏する。
このクランプ装置Ｃによれば、ピストン部材２０を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアを排出するときの排気エアを利用してグリップ部材２とクランプロッド３とをエアブローするため、エアブロー専用の加圧エアが不要になり、加圧エアの消費量を低減できる。また、エアブロー専用の加圧エア供給源９を省略することができるため、加圧エア供給源９から延設されたエアブロー専用のエアブロー通路３８を省略することができ、製作コストを低減できる。しかも、ピストン部材２０を軸心方向へ進退移動させた後の加圧エア排出時の排気エアによってエアブローするため、クランプ装置Ｃの動作状態を監視することなく、グリップ部材２とクランプロッド３との隙間が最小になるクランプ状態以外のタイミングでエアブローすることができ、エアブロー制御の簡単化を図ることができる。

【0054】

エアブロー機構７は、上記のように構成された第１急速排気弁３４と第２急速排気弁３５とを備えている。これにより、クランプ装置Ｃの小型化と簡単化とを両立でき、一層製作コストを低減できる。また、ピストン部材２０を軸心方向へ進退移動させるための加圧エアの排出速度を速くできるため、クランプ装置Ｃの動作速度を速めつつ、エアブロー能率を向上できる。

【0055】

図１に示すように、第１急速排気弁３４と第２急速排気弁３５とがクランプ本体１の外部に配設されているため、汎用のクランプ装置に後付けで第１急速排気弁３４と第２急速排気弁３５とを装着することができ、更に製作コストを低減することができる。
第１，第２急速排気弁３４，３５の第２ポート３４ｂ，３５ｂとエアブロー通路３３との接続部にエアブロー通路側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃを設けている。これにより、加圧エアの他のエア通路への漏れ等を防止できるため、エアブローするための加圧エアの圧力減衰を抑制することができ、エアブロー能率を一層向上することができる。

【0056】

エアシリンダ５は、第１作動室２１と第２作動室２２とを備え、クランプロッド３を後退駆動するとき、第１作動室２１に加圧エアを給気すると共に第２作動室２２から加圧エアを排気し、クランプロッド３を進出駆動するとき、第２作動室２２に加圧エアを給気すると共に第１作動室２１から加圧エアを排気するため、第１，第２作動室２１，２２の何れからも加圧エア排出時の排気エアをエアブローに利用することができ、クランプ装置Ｃの設計自由度を高くすることができる。

【実施例2】

【0057】

次に、実施例２に係るクランプ装置ＣＡについて図６に基づき説明する。尚、実施例１と同様の構成については、同一符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
このクランプ装置ＣＡは、アンクランプ用エア通路側の急速排気弁やバイパス通路及びチェックバルブ等が省略されている。

【0058】

図６に示すように、エアブロー機構７Ａは、クランプ用エア通路１５ｂと、バイパス通路３７ｃと、エアブロー通路１８Ａと、上部本体１ａ（クランプ本体１）の内部に配設された第１作動室２１側の第１急速排気弁３４Ａと、上部本体１ａ（クランプ本体１）の内部に配設されたチェックバルブ４７ａ，４７ｂ等を備えている。

【0059】

第１急速排気弁３４Ａは、上部本体１ａ内のクランプ用エア通路１５ａとこのクランプ用エア通路１５ａよりも下流側のクランプ用エア通路１５ｂの間に配設されている。
この第１急速排気弁３４Ａは、加圧エア供給源８に連通された第１ポート３４ｅと、エアブロー通路１８Ａに連通された第２ポート３４ｆと、これら第１，第２ポート３４ｅ，３４ｆ間の途中部に設けられ且つ第１作動室２１にクランプ用エア通路１５ｂを介して連通された第３ポート３４ｇと、第１，第２ポート３４ｅ，３４ｆを選択的に閉塞可能な弁部材３４ｈ等によって構成されている。
弁部材３４ｈは、通常、第１ポート３４ｅを閉塞するように付勢され、加圧エア供給源８から加圧エアが給気されたとき、第２ポート３４ｆを閉塞し、第１作動室２１から加圧エアが排気されたとき、第１ポート３４ｅを閉塞するように構成されている。

【0060】

バイパス通路３７ｃは、第１急速排気弁３４Ａの第２ポート３４ｆとエアブロー通路１８Ａの途中部とを連通している。バイパス通路３７ｃの途中部には、エアブロー通路１８Ａ側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ４７ａが設けられている。
エアブロー通路１８Ａには、バイパス通路３７ｃとエアブロー通路１８Ａとの接続部よりも上流側位置に下流側へのみ加圧エアの流れを許容するチェックバルブ４７ｂが設けられている。

【0061】

図６に示すように、第２作動室２２へアンクランプ用エアを供給し、第１作動室２１からクランプ用エアを排出するアンクランプ動作のとき、加圧エア供給源８から供給された加圧エアはアンクランプ用エア通路１６を通過して第２作動室２２に供給され、ピストン部材２０はアンクランプ側（上側）へ駆動される。このとき、ピストン部材２０は上側へ駆動されるため、第１作動室２１に充填されている加圧エアが第１作動室２１から排気される。第１作動室２１から排出された加圧エア（排気エア）は、クランプ用エア通路１５ｂを流れ、第１急速排気弁３４Ａによってバイパス通路３７ｃへ誘導されてエアブロー通路１８Ａへ供給され、切欠き穴１８ａに供給される。
こうして、第１作動室２１から排気された加圧エアがサポート部材４０の筒部４０ａの内面側と外面側の円筒隙間を通ってグリップ部材２及びクランプロッド３の方へ供給される。このクランプ装置ＣＡによれば、第１急速排気弁３４Ａがクランプ本体１の内部に配設されているため、更にクランプ装置の小型化を図ることができる。

【0062】

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例１においては、複動型エアシリンダにおいて急速排気弁をクランプ用エア通路とアンクランプ用エア通路とに夫々設けた例を説明したが、急速排気弁を少なくとも何れか一方のエア通路に設けることによって本発明の効果を奏することができる。
また、急速排気弁を何れか一方のエア通路にのみ設け、エアブロー専用の加圧エア供給源及びエアブロー専用通路を省略した場合、他の通路への加圧エアの漏洩が発生しないため、バイパス通路に配設するチェックバルブを省略することができる。

【0063】

２〕前記実施例１，２においては、ピストン部材を昇降移動させる駆動手段として複動型エアシリンダを採用した例を説明したが、複動型エアシリンダに代えて、単動型エアシリンダを適用可能である。この場合、加圧エアが排出される側のエア作動室に連通されたエア通路に急速排気弁及びバイパス通路等を設ける。

【0064】

３〕前記実施例１，２においては、急速排気弁を用いた例を説明したが、少なくとも作動室から加圧エアを排気するとき、この加圧エアをエアブロー通路に供給できれば良く、２つの入口と１つの出口を備えた汎用的なシャトル弁等種々の切替弁を採用することが可能である。

【0065】

４〕前記実施例２においては、クランプ本体内のクランプ用エア通路に第１急速排気弁を配設し、アンクランプ用エア通路の第２急速排気弁を省略した例を説明したが、クランプ本体内のアンクランプ用エア通路に第２急速排気弁を配設し、クランプ用エア通路の第１急速排気弁を省略しても良い。また、他のエアシリンダがクランプ装置に使用される場合、そのシリンダの排気エアをエアブローに利用することも可能である。

【0066】

５〕その他、本発明は、ワークパレット等のようなクランプ専用装置以外の装置、例えば、少なくともクランプ機能を備えた搬送装置や洗浄装置等にも適用可能であり、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、ワークの穴の内周面をグリップして固定するクランプ装置において、エア作動室から加圧エアを排気するとき、この加圧エアをエアブローするためにエアブロー通路に供給するエアブロー手段を設けることにより、エアブロー専用の加圧エアの消費量を低減でき、エアブロー専用のエア通路を短縮化して製作コストを低減でき、エアブロー制御の簡単化を図ることができる。

【符号の説明】

【0068】

ＣＵ クランプユニット
Ｃ，ＣＡ クランプ装置
１ クランプ本体
２ グリップ部材
３ クランプロッド
５ エアシリンダ
７，７Ａ エアブロー機構
１７ エアブロー通路
１８ エアブロー通路
２０ ピストン部材
２１ 第１作動室
２２ 第２作動室
３３ エアブロー通路
３４，３４Ａ 第１急速排気弁
３４ａ，３４ｅ 第１ポート
３４ｂ，３４ｆ 第２ポート
３４ｃ，３４ｇ 第３ポート
３４ｄ，３４ｈ 弁部材
３５ 第２急速排気弁
３５ａ 第１ポート
３５ｂ 第２ポート
３５ｃ 第３ポート
３５ｄ 弁部材
３６ａ，３６ｂ， チェックバルブ
４７ａ，４７ｂ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】