特開 2023-14692 クランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023014692

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20230124BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 302F

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021118788

(22)【出願日】2021-07-19

(71)【出願人】

【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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 卓也

【テーマコード（参考）】

3C016

【Ｆターム（参考）】

3C016CA03

3C016CA04

3C016CB02

3C016CC02

3C016CE05

(57)【要約】

【課題】小型化されたクランプ装置を提供する。
【解決手段】クランプ装置は、固定対象物をベース体に固定することが可能なクランプ装置であって、ベース体に固定されるシリンダ本体と、シリンダ本体に対して往復動可能な出力部材と、出力部材を第１方向に駆動する第１シリンダ室と、出力部材を第２方向に駆動する第２シリンダ室とを備える。シリンダ本体は、内周管部分と外周管部分との二重管構造を有する本体部分を含み、内周管部分と外周管部分との間に隙間が形成される。出力部材は、シリンダ本体から突出するロッド部分と、ロッド部分に接続され、内周管部分の内側の空間を第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画するピストン部分とを含む。第１シリンダ室および第２シリンダ室に流体圧を各々供給する第１ポートおよび第２ポートが第１方向に開口するようにシリンダ本体に設けられる。第１ポートに供給された流体圧は、二重管構造に形成された隙間を経由して第１シリンダ室に伝達される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定対象物をベース体に固定することが可能なクランプ装置であって、
前記ベース体に固定されるシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に対して往復動可能な出力部材と、
前記出力部材を第１方向に駆動する第１シリンダ室と、
前記出力部材を第２方向に駆動する第２シリンダ室とを備え、
前記シリンダ本体は、内周管部分と外周管部分との二重管構造を有する本体部分を含み、前記内周管部分と前記外周管部分との間に隙間が形成され、
前記出力部材は、前記シリンダ本体から突出するロッド部分と、前記ロッド部分に接続され、前記内周管部分の内側の空間を前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室とに区画するピストン部分とを含み、
前記第１シリンダ室および前記第２シリンダ室に流体圧を各々供給する第１ポートおよび第２ポートが前記第１方向に開口するように前記シリンダ本体に設けられ、
前記第１ポートに供給された流体圧は、前記二重管構造に形成された前記隙間を経由して前記第１シリンダ室に伝達される、クランプ装置。

【請求項2】

前記シリンダ本体の前記本体部分は前記ベース体に設けられた孔部に挿入され、
前記シリンダ本体は、前記孔部の径方向外方に延び、前記ベース体の前記第１方向側の面に当接するフランジ部分を含み、
前記フランジ部分は、前記内周管部分と一体に形成された第１部分と、前記外周管部分と一体に形成された第２部分とを有する、請求項１に記載のクランプ装置。

【請求項3】

前記第１ポートおよび前記第２ポートは前記第１部分に形成された、請求項２に記載のクランプ装置。

【請求項4】

前記ピストン部分の外周に設けられた第１シール部材と、前記フランジ部分の前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第２シール部材とをさらに備え、
前記クランプ装置を前記第１方向または前記第２方向からみたとき、前記二重管構造に形成された前記隙間は、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間に形成される、請求項２または請求項３に記載のクランプ装置。

【請求項5】

前記フランジ部分の前記第１部分および前記第２部分は、各々前記第１方向および前記第２方向から互いに当接することにより前記第１方向および前記第２方向において相対的に位置決めされ、
前記シリンダ本体の径方向における前記第１部分および前記第２部分の位置決めは、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた前記第２シール部材を介して行われる、請求項４に記載のクランプ装置。

【請求項6】

前記内周管部分と前記外周管部分との間に形成された前記隙間は、前記二重管構造の全長にわたって形成される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のクランプ装置。

【請求項7】

前記内周管部分と前記外周管部分との間に形成された前記隙間は、前記内周管部分を全周にわたって取り囲むように環状に形成される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のクランプ装置。

【請求項8】

前記第１ポートの底部から前記第１方向および前記第２方向に対して斜めに交差する方向に延び、前記内周管部分と前記外周管部分との間に形成された前記隙間に達する流路が形成された、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクランプ装置。

【請求項9】

前記出力部材は、旋回運動を伴わずに前記シリンダ本体に対して往復動する、請求項１から請求項８のいずれか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】

本技術は、クランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エア圧や油圧などの流体圧を用いて出力部材を動作させるシリンダ装置が従来から知られている。シリンダ装置の出力を用いて固定対象物をベースに固定するクランプ装置も従来から知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１０３４２５号公報

【特許文献2】国際公開第２０１９／０２６５８４号

【特許文献3】特開平０４－１７５５０３号公報

【特許文献4】実公昭５０－２９４７号公報

【特許文献5】実開昭４８－１３６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クランプ装置の更なる小型化が求められる。本技術の目的は、小型化されたクランプ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本技術に係るクランプ装置は、固定対象物をベース体に固定することが可能なクランプ装置であって、ベース体に固定されるシリンダ本体と、シリンダ本体に対して往復動可能な出力部材と、出力部材を第１方向に駆動する第１シリンダ室と、出力部材を第２方向に駆動する第２シリンダ室とを備える。シリンダ本体は、内周管部分と外周管部分との二重管構造を有する本体部分を含み、内周管部分と外周管部分との間に隙間が形成される。出力部材は、シリンダ本体から突出するロッド部分と、ロッド部分に接続され、内周管部分の内側の空間を第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画するピストン部分とを含む。第１シリンダ室および第２シリンダ室に流体圧を各々供給する第１ポートおよび第２ポートが第１方向に開口するようにシリンダ本体に設けられる。第１ポートに供給された流体圧は、二重管構造に形成された隙間を経由して第１シリンダ室に伝達される。

【発明の効果】

【0006】

本技術によれば、クランプ装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】１つの実施の形態に係るクランプ装置の第１状態（クランプ状態）を示す縦断面図である。

【図2】図１に示すクランプ装置の上面図である。

【図3】図２に示すボルト８００周辺の断面図である。

【図4】１つの実施の形態に係るクランプ装置の第２状態（アンクランプ状態）を示す縦断面図である。

【図5】図１～図４に示すクランプ装置に流体配管を接続した状態を示す上面図である。

【図6】図５の状態を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0009】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0010】

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

【0011】

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

【0012】

図１は、本実施の形態に係るクランプ装置（リンククランプ）の第１状態（クランプ状態）を示す縦断面図であり、図２は、図１に示すクランプ装置の上面図である。図１は、図２中のＡ－Ａ断面に第１ポート３０（シリンダ中心からみた径方向位置は維持したもの。）を加えて図示したものである。

【0013】

本実施の形態に係るクランプ装置は、固定対象物１をベース体２に固定することが可能なクランプ装置である。図１の例では、固定対象物１の固定位置１０がクランプ装置により固定されている。

【0014】

図１，図２に示すように、クランプ装置は、シリンダ本体１００と、出力部材２００と、第１シリンダ室３００と、第２シリンダ室４００と、クランプアーム５００と、ボルト６００と、シール部材７００と、ボルト８００を含む。

【0015】

シリンダ本体１００は、ベース体２に固定される。シリンダ本体１００は、本体部分１１０と、フランジ部分１２０とを含む。

【0016】

シリンダ本体１００の本体部分１１０はベース体２に設けられた孔部２０に嵌挿される。本体部分１１０は、内周管部分１１１と外周管部分１１２との二重管構造を有する。

【0017】

シリンダ本体１００のフランジ部分１２０は、孔部２０の径方向外方に延び、ベース体２の上面に当接する。フランジ部分１２０は、内周管部分１１１と一体に形成された第１部分１２１と、外周管部分１１２と一体に形成された第２部分１２２とを有する。フランジ部分１２０の第１部分１２１および第２部分１２２は、各々上方向および下方向から互いに当接することにより上下方向において相対的に位置決めされる。フランジ部分１２０の上面は、水平方向に延びるように平坦に形成される。

【0018】

出力部材２００は、シリンダ本体１００に対して往復動可能に設けられる。出力部材２００は、シリンダ本体１００から突出するロッド部分２１０と、ロッド部分２１０に接続され、内周管部分１１１の内側の空間を第１シリンダ室３００と第２シリンダ室４００とに区画するピストン部分２２０とを含む。

【0019】

第１シリンダ室３００は、シリンダ本体１００における本体部分１１０の内部空間に形成される。より具体的には、第１シリンダ室３００は、内周管部分１１１の内側に形成される。第１シリンダ室３００は、出力部材２００を上方向（第１方向）に駆動する。図１に示す状態（クランプ状態）においては、第１シリンダ室３００に流体圧が供給されている。

【0020】

第２シリンダ室４００は、シリンダ本体１００における本体部分１１０の内部空間に形成される。より具体的には、第２シリンダ室４００は、内周管部分１１１の内側に形成される。第２シリンダ室４００は、出力部材２００を下方向（第２方向）に駆動する。図１に示す状態（クランプ状態）においては、第２シリンダ室４００の流体圧は排出されている。

【0021】

クランプアーム５００は、出力部材２００の上端部に回動可能に取り付けられる。さらに、リンク部材５１０がシリンダ本体１００およびクランプアーム５００を接続するように取り付けられる。リンク部材５１０は、シリンダ本体１００およびクランプアーム５００に対して回動可能に接続される。シリンダ本体１００、出力部材２００、クランプアーム５００、およびリンク部材５１０によりリンク機構が構成される。出力部材２００の上下動に伴ってリンク機構が駆動し、クランプアーム５００が回動する。これにより、クランプ動作およびアンクランプ動作が実現される。

【0022】

ボルト６００は、シリンダ本体１００をベース体２に固定する。ボルト６００は、シリンダ本体１００におけるフランジ部分１２０の第１部分１２１および第２部分１２２を上方向から貫通する。ボルト６００の先端（下端）はベース体２に固定される。なお、ボルト６００に代えて、ピンなど他の締結部材が用いられてもよい。

【0023】

シール部材７００は、第１シール部材７１０と、第２シール部材７２０と、第３シール部材７３０とを含む。

【0024】

第１シール部材７１０は、出力部材２００のピストン部分２２０の外周に設けられる。第１シール部材７１０は、第１シリンダ室３００と第２シリンダ室４００との間をシールする。

【0025】

第２シール部材７２０は、シリンダ本体１００におけるフランジ部分１２０の第１部分１２１と第２部分１２２との間に設けられる。第２シール部材７２０の設置位置（上下方向および径方向）は、フランジ部分１２０内において適宜変更可能である。第２シール部材７２０は、第１シリンダ室３００とシリンダ本体１００の外部との間をシールする。シリンダ本体１００におけるフランジ部分１２０の第１部分１２１および第２部分１２２は、第２シール部材７２０を介して径方向に沿って相対的に位置決めされる。図１においては、内周管部分１１１と外周管部分１１２の軸心が一致する理想的な位置決めが行われた状態が示されているが、第２シール部材７２０の変形による若干の位置ずれ（内周管部分１１１と外周管部分１１２の軸心のずれ）は、第１シリンダ室３００への流路が確保される限り許容される。

【0026】

第３シール部材７３０は、出力部材２００のロッド部分２１０とシリンダ本体１００との間に設けられる。第３シール部材７３０は、第２シリンダ室４００とシリンダ本体１００の外部との間をシールする。第３シール部材７３０の上方には、スクレーパ７００Ａ（ダストシール）が設けられる。

【0027】

図３は、ボルト８００周辺の断面図である。図３に示すように、ボルト８００は、シリンダ本体１００におけるフランジ部分１２０の第１部分１２１および第２部分１２２を下方向から貫通する。ボルト８００の先端（上端）は第１部分１２１に固定される。なお、ボルト８００に代えて、ピンなど他の締結部材が用いられてもよい。

【0028】

図２に示すように、シリンダ本体１００の上面に第１ポート３０および第２ポート４０が設けられている。第１ポート３０および第２ポート４０は、上方向に開口するようにシリンダ本体１００に設けられる。第１ポート３０および第２ポート４０はフランジ部分１２０の第１部分１２１に形成される。第１ポート３０および第２ポート４０は、ボルト６００およびボルト８００よりも出力部材２００の軸心に近い位置に設けられる。第１ポート３０および第２ポート４０は、クランプアーム５００の中心軸（図２中の左右方向に延びる軸）に関して互いに反対側に位置する。第１ポート３０および第２ポート４０は、クランプ装置を上方向または下方向からみたときに、クランプアーム５００（クランプ状態、アンクランプ状態、およびそれらの中間状態）と重ならない位置に設けられる。

【0029】

第１ポート３０は、第１シリンダ室３００に流体圧を供給するためのポートである。第２ポート４０は、第２シリンダ室４００に流体圧を供給するためのポートである。

【0030】

図１に示すように、第１ポート３０は、傾斜穴３１および隙間３２を介して第１シリンダ室３００と連通する。第１ポート３０に供給された流体圧は、傾斜穴３１および隙間３２を経由して第１シリンダ室３００に供給され得る。第１シリンダ室３００に供給された流体圧は、隙間３２および傾斜穴３１を介して第１ポート３０から排出され得る。

【0031】

傾斜穴３１は、第１ポート３０の底部から上方向および下方向に対して斜めに交差する方向に延び、隙間３２に達する。傾斜穴３１は、第１ポート３０と隙間３２とを接続する。傾斜穴３１は、シリンダ本体１００の下方向に向かうにつれてシリンダ本体１００の径方向外方に向かうように傾斜している。上下方向に対する傾斜穴３１の傾斜角度は５°以上６０°以下程度（より好ましくは１５°以上４５°以下程度）である。ただし、傾斜角度は上記の範囲に限定されない。

【0032】

隙間３２は、シリンダ本体１００における本体部分１１０の内周管部分１１１と外周管部分１１２との間に形成される。クランプ装置を上方向または下方向からみたとき、シリンダ本体１００の二重管構造に形成された隙間３２は、第１シール部材７１０と第２シール部材７２０との間に形成されている。隙間３２は、シリンダ本体１００の二重管構造の全長にわたって形成される。

【0033】

隙間３２の上端は傾斜穴３１と連通する。隙間３２の下端は第１シリンダ室３００と連通する。隙間３２は、内周管部分１１１を全周にわたって取り囲むように環状に形成される。したがって、隙間３２の径方向の幅は、傾斜穴３１の径よりも小さくてもよい。ここでいう「隙間３２の径方向の幅」は、内周管部分１１１と外周管部分１１２の軸心が一致する理想的な位置決めが行われた状態における隙間３２の径方向の幅を意味する。

【0034】

図４は、本実施の形態に係るクランプ装置（リンククランプ）の第２状態（アンクランプ状態）を示す縦断面図である。図４は、図２中のＡ－Ａ断面に相当する断面に第２ポート４０（シリンダ中心からみた径方向位置は維持したもの。）を加えて図示したものである。

【0035】

図４に示すように、第２ポート４０は、傾斜穴４１を介して第２シリンダ室４００と連通する。第２ポート４０に供給された流体圧は、傾斜穴４１を経由して第２シリンダ室４００に供給され得る。第２シリンダ室４００に供給された流体圧は、傾斜穴４１を介して第２ポート４０から排出され得る。

【0036】

傾斜穴４１は、第２ポート４０の底部から上方向および下方向に対して斜めに交差する方向に延び、第２シリンダ室４００に達する。傾斜穴４１は、第２ポート４０と第２シリンダ室４００とを接続する。傾斜穴４１は、シリンダ本体１００の下方向に向かうにつれてシリンダ本体１００の径方向内方に向かうように傾斜している。上下方向に対する傾斜穴４１の傾斜角度は０°以上４５°以下程度（より好ましくは１０°以上３０°以下程度）である。ただし、傾斜角度は上記の範囲に限定されない。

【0037】

図１に示す状態（クランプ状態）から、第１シリンダ室３００の流体圧を排出し、第２シリンダ室４００に流体圧を供給することにより、出力部材２００が下方に駆動され、リンク機構が駆動してクランプアーム５００が矢印Ｂ方向に回動する。これにより、図４に示す状態（アンクランプ状態）が実現される。

【0038】

図５は、クランプ装置に流体配管３，４を接続した状態を示す上面図である。図６は、図５の状態を示す正面図である。

【0039】

図５，図６に示すように、流体配管３は、接続部３Ａにおいて第１ポート３０に接続される。流体配管３を介して第１シリンダ室３００に対する流体圧の給排が行われる。流体配管４は、接続部４Ａにおいて第２ポート４０に接続される。流体配管４を介して第２シリンダ室４００に対する流体圧の給排が行われる。接続部３Ａ，４Ａに作動流体の流量を調整する流量調整弁が設けられてもよい。

【0040】

本実施の形態に係るクランプ装置においては、シリンダ本体１００の上側に開口するように第１ポート３０および第２ポート４０を設けるため、ベース体２に流路を設ける必要がない。したがってベース体２を薄型化することが可能である。この結果、クランプ装置を含む機構全体を上下方向に小型化することが可能となる。

【0041】

本実施の形態に係るクランプ装置においては、さらに、下側の第１シリンダ室３００に対して、二重管構造により形成された隙間３２を介して流体圧を供給するため、シリンダ本体１００に流路を形成するための加工を簡略化することができる。特に、シリンダ本体１００における本体部分１１０に上下方向の流路を形成するための穴加工を省略することが可能となる。この結果、穴加工に必要な加工しろの分だけシリンダ本体１００を小型化することができ、これに伴ってクランプ装置の小型化が図られる。

【0042】

上述したクランプ装置において、シリンダ本体１００の本体部分１１０の外径はたとえば１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度（より好ましくは１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度）とすることができる。また、シリンダ本体１００の高さ（本体部分１１０の底面からフランジ部分１２０の上面までの高さ）は２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度（より好ましくは３０ｍｍ以上７０ｍｍ以下程度）とすることができる。ただし、シリンダ本体１００の寸法は上記のものに限定されるものではない。

【0043】

上述したクランプ装置は、切削加工されるワークの固定の用途に加え、搬送装置、組立装置など、より小型化が求められる用途にも使用され得る。ただし、本技術に係るクランプ装置の用途は、上記のものに限定されない。

【0044】

上述した実施の形態においては、リンク部材５１０を有し、出力部材２００が旋回運動を伴わずに上下移動するリンククランプについて説明したが、本技術に係るクランプ装置はリンククランプに限定されず、スイングクランプ等、他の形式のクランプ装置であってもよい。なお、リンククランプにおいては出力部材２００およびクランプアーム５００が旋回しないため、シリンダ本体１００の上面に設けられる第１ポート３０および第２ポート４０の配置の自由度が高く、スイングクランプと比較すると、クランプ装置のさらなる小型化を図ることが可能である。

【0045】

上述した実施の形態においては、第１シリンダ室３００および第２シリンダ室４００に供給する流体圧としてエア圧を用いるエアシリンダについて説明したが、本技術に係る流体圧シリンダはエアシリンダに限定されず、たとえば油圧を用いる油圧シリンダであってもよい。第１シリンダ室３００および第２シリンダ室４００に供給される流体圧は、たとえば１ＭＰａ以下程度である。流体圧を１ＭＰａ以下程度に制限することにより、シリンダ本体１００の本体部分１１０における内周管部分１１１および外周管部分１１２を、より薄く形成することができるので、クランプ装置のさらなる小型化を図ることが可能である。ただし、本技術において流体圧は上記の範囲に限定されない。

【0046】

上述した実施の形態においては、流体圧のみによって出力部材２００を駆動する構造について説明したが、流体圧に加えて補助的に、または流体圧に代わって出力部材２００を駆動する付勢部材が第１シリンダ室３００または第２シリンダ室４００に設けられてもよい。

【0047】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0048】

１ 固定対象物、２ ベース体、３，４ 流体配管、３Ａ，４Ａ 接続部、１０ 固定位置、２０ 孔部、３０ 第１ポート、３１ 傾斜穴、３２ 隙間、４０ 第２ポート、４１ 傾斜穴、１００ シリンダ本体、１１０ 本体部分、１１１ 内周管部分、１１２ 外周管部分、１２０ フランジ部分、１２１ 第１部分、１２２ 第２部分、２００ 出力部材、２１０ ロッド部分、２２０ ピストン部分、３００ 第１シリンダ室、４００ 第２シリンダ室、５００ クランプアーム、５１０ リンク部材、６００ ボルト、７００ シール部材、７００Ａ スクレーパ、７１０ 第１シール部材、７２０ 第２シール部材、７３０ 第３シール部材、８００ ボルト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】