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(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】P2024046792
(43)【公開日】2024-04-05
(54)【発明の名称】クランプ装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 3/06 20060101AFI20240329BHJP
B23Q 3/00 20060101ALI20240329BHJP
【ＦＩ】
B23Q3/06 304F
B23Q3/00 A
B23Q3/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022152081
(22)【出願日】2022-09-26
(71)【出願人】
【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】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ
(72)【発明者】
【氏名】春名 陽介
【テーマコード（参考）】
3C016
【Ｆターム（参考）】
3C016AA00
3C016AA01
3C016AA02
3C016AA03
3C016CA07
3C016CD02
(57)【要約】
【課題】圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない、または当該圧力流体を駆動のたびに供給せずとも動作させることができるクランプ装置を提供すること。
【解決手段】クランプ装置は、出力ロッド（４）の基端側端面に回転可能な状態で配置される操作部材（７）であって、出力ロッド（４）を軸方向のうちの先端側方向へ押して移動させる操作部材（７）を備える。また、クランプ装置は、ハウジング（１）の基端側に形成された筒孔（５）の内部に配置され、または筒孔（５）の内部に充填され、出力ロッド（４）を軸方向のうちの基端側方向へ押して移動させる付勢手段（９）を備える。
【選択図】図１
【解決手段】クランプ装置は、出力ロッド（４）の基端側端面に回転可能な状態で配置される操作部材（７）であって、出力ロッド（４）を軸方向のうちの先端側方向へ押して移動させる操作部材（７）を備える。また、クランプ装置は、ハウジング（１）の基端側に形成された筒孔（５）の内部に配置され、または筒孔（５）の内部に充填され、出力ロッド（４）を軸方向のうちの基端側方向へ押して移動させる付勢手段（９）を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）から突設される筒状のプラグ部（３）と、
前記プラグ部（３）のプラグ部筒孔（３ａ）に当該プラグ部筒孔（３ａ）の軸方向に移動可能となるように挿入される出力ロッド（４）と、
前記プラグ部（３）の周壁に形成された貫通孔（１３）に挿入される係合部材（１４）であって、前記出力ロッド（４）が前記軸方向へ移動されることにより前記貫通孔（１３）内で移動され、前記プラグ部（３）が挿入可能となるようにクランプ対象物（ＷＰ）に設けられる装着孔（２４）が有する係止部（２５）に当接可能となっている係合部材（１４）と、
前記ハウジング（１）の基端側に形成された筒孔（５）であって、前記出力ロッド（４）が前記軸方向に移動可能となるように挿入される筒孔（５）と、
前記出力ロッド（４）の基端側端面に回転可能な状態で配置される操作部材（７）であって、前記出力ロッド（４）を前記軸方向のうちの先端側方向へ押して移動させる操作部材（７）と、
前記筒孔（５）の内部に配置され、または前記筒孔（５）の内部に充填され、前記出力ロッド（４）を前記軸方向のうちの基端側方向へ押して移動させる付勢手段（９）と、
を備える、
クランプ装置。
前記ハウジング（１）から突設される筒状のプラグ部（３）と、
前記プラグ部（３）のプラグ部筒孔（３ａ）に当該プラグ部筒孔（３ａ）の軸方向に移動可能となるように挿入される出力ロッド（４）と、
前記プラグ部（３）の周壁に形成された貫通孔（１３）に挿入される係合部材（１４）であって、前記出力ロッド（４）が前記軸方向へ移動されることにより前記貫通孔（１３）内で移動され、前記プラグ部（３）が挿入可能となるようにクランプ対象物（ＷＰ）に設けられる装着孔（２４）が有する係止部（２５）に当接可能となっている係合部材（１４）と、
前記ハウジング（１）の基端側に形成された筒孔（５）であって、前記出力ロッド（４）が前記軸方向に移動可能となるように挿入される筒孔（５）と、
前記出力ロッド（４）の基端側端面に回転可能な状態で配置される操作部材（７）であって、前記出力ロッド（４）を前記軸方向のうちの先端側方向へ押して移動させる操作部材（７）と、
前記筒孔（５）の内部に配置され、または前記筒孔（５）の内部に充填され、前記出力ロッド（４）を前記軸方向のうちの基端側方向へ押して移動させる付勢手段（９）と、
を備える、
クランプ装置。
【請求項2】
請求項１のクランプ装置において、
前記出力ロッド（４）の基端側端面に凹部（６）が形成されており、
前記凹部（６）に前記操作部材（７）が回転可能な状態で収容されている、
クランプ装置。
前記出力ロッド（４）の基端側端面に凹部（６）が形成されており、
前記凹部（６）に前記操作部材（７）が回転可能な状態で収容されている、
クランプ装置。
【請求項3】
請求項１または２のクランプ装置において、
前記操作部材（７）は、球体、またはローラである、
クランプ装置。
前記操作部材（７）は、球体、またはローラである、
クランプ装置。
【請求項4】
請求項１または２のクランプ装置において、
前記筒孔（５）の基端部に取り付けられたガイド部材（２７）をさらに備え、
前記ガイド部材（２７）は、
前記操作部材（７）を間に挟むように形成された、前記操作部材（７）と対面する摺動面（２７ａ）と、
前記操作部材（７）の落下を防止する、前記操作部材（７）側に凸の突起部（２７ｂ）と、を有する、
クランプ装置。
前記筒孔（５）の基端部に取り付けられたガイド部材（２７）をさらに備え、
前記ガイド部材（２７）は、
前記操作部材（７）を間に挟むように形成された、前記操作部材（７）と対面する摺動面（２７ａ）と、
前記操作部材（７）の落下を防止する、前記操作部材（７）側に凸の突起部（２７ｂ）と、を有する、
クランプ装置。
【請求項5】
請求項４のクランプ装置において、
前記ガイド部材（２７）は、リング形状である、
クランプ装置。
前記ガイド部材（２７）は、リング形状である、
クランプ装置。
【請求項6】
請求項２のクランプ装置において、
前記凹部（６）の底中央部に前記軸方向に延びる穴（４１）が設けられており、
前記穴（４１）に収容される磁石（４２）をさらに備え、
前記出力ロッド（４）、および前記操作部材（７）は、磁石に引き付けられる磁性体材料で形成されている、
クランプ装置。
前記凹部（６）の底中央部に前記軸方向に延びる穴（４１）が設けられており、
前記穴（４１）に収容される磁石（４２）をさらに備え、
前記出力ロッド（４）、および前記操作部材（７）は、磁石に引き付けられる磁性体材料で形成されている、
クランプ装置。
【請求項7】
請求項２または６のクランプ装置において、
前記凹部（６）の底面と前記操作部材（７）との間に複数のボール体（４５）が回転可能な状態で装着されている、
クランプ装置。
前記凹部（６）の底面と前記操作部材（７）との間に複数のボール体（４５）が回転可能な状態で装着されている、
クランプ装置。
【請求項8】
請求項７のクランプ装置において、
前記凹部（６）の底面と前記操作部材（７）との間から前記ボール体（４５）が離脱することを防止する離脱防止リング（４６）が、前記出力ロッド（４）の基端部に固定されており、
前記離脱防止リング（４６）は、前記操作部材（７）の落下を防止する、前記操作部材（７）側に凸の突起部（４６ａ）を有する、
クランプ装置。
前記凹部（６）の底面と前記操作部材（７）との間から前記ボール体（４５）が離脱することを防止する離脱防止リング（４６）が、前記出力ロッド（４）の基端部に固定されており、
前記離脱防止リング（４６）は、前記操作部材（７）の落下を防止する、前記操作部材（７）側に凸の突起部（４６ａ）を有する、
クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークパレット、ワーク、金型、工具、または治具などのクランプ対象物を、基台としてのクランプパレット、テーブル、またはロボットアームなどに着脱可能に固定するのに好適な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として、下記の特許文献１に記載されたものがある。従来技術に係るそのクランプ装置は、次のように構成されている。
【0003】
クランプ装置は、ハウジングから突設される筒状のプラグ部、出力ロッド、係合用のボール、およびピストンなどから構成される。クランプ装置を構成するハウジングには、圧力流体が給排されるクランプ室およびアンクランプ室が設けられている。クランプ装置の駆動、すなわちピストンおよび出力ロッドの駆動には、例えば圧縮エアが用いられ、駆動のたびに、クランプ室およびアンクランプ室に圧縮エアが給排される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０２１／１７７３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のようなクランプ装置が多数設置されると、圧縮エアの供給設備として、規模が大きな設備が必要となる。また、圧縮エアを給排する配管設備は、数量が多く且つ複雑なものとなる。これらは、省エネルギーおよび環境対策の点から好ましいとは言えない側面がある。そのため、駆動源として圧縮エアは不要である、または必要であるとしても最小限であることが望ましい。
【0006】
本発明の目的は、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない、または当該圧力流体を駆動のたびに供給せずとも動作させることができるクランプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
【0008】
（１）本願で開示するクランプ装置は、ハウジング１と、前記ハウジング１から突設される筒状のプラグ部３と、前記プラグ部３のプラグ部筒孔３ａに当該プラグ部筒孔３ａの軸方向に移動可能となるように挿入される出力ロッド４と、前記プラグ部３の周壁に形成された貫通孔１３に挿入される係合部材１４であって、前記出力ロッド４が前記軸方向へ移動されることにより前記貫通孔１３内で移動され、前記プラグ部３が挿入可能となるようにクランプ対象物ＷＰに設けられる装着孔２４が有する係止部２５に当接可能となっている係合部材１４と、前記ハウジング１の基端側に形成された筒孔５であって、前記出力ロッド４が前記軸方向に移動可能となるように挿入される筒孔５と、前記出力ロッド４の基端側端面に回転可能な状態で配置される操作部材７であって、前記出力ロッド４を前記軸方向のうちの先端側方向へ押して移動させる操作部材７と、前記筒孔５の内部に配置され、または前記筒孔５の内部に充填され、前記出力ロッド４を前記軸方向のうちの基端側方向へ押して移動させる付勢手段９と、を備える。付勢手段９は、例えばバネまたは圧縮ガス（圧力ガス）である。
【0009】
本願で開示するクランプ装置は次の作用効果を奏する。当該クランプ装置は、従来のクランプ装置が備えるクランプ室およびアンクランプ室というような駆動のたびに圧力流体が給排される室を備えない。当該クランプ装置では、上記の操作部材が手動、または外力によって動かされる（筒孔内に押し込まれる）ことで、軸方向のうちの先端側方向へ出力ロッドは駆動される。軸方向のうちのもう一方の方向である基端側方向へは、上記の付勢手段によって出力ロッドは駆動される。したがって、当該クランプ装置は、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない、または当該圧力流体を駆動のたびに供給せずとも動作させることができるものである。
【0010】
（２）（１）のクランプ装置において、前記出力ロッド４の基端側端面に凹部６が形成されており、前記凹部６に前記操作部材７が回転可能な状態で収容されてもよい。
【0011】
この構成によると、出力ロッドの基端側端面における操作部材の配置が容易となる。
【0012】
（３）（１）または（２）のクランプ装置において、前記操作部材７は、球体、またはローラであるとよい。
【0013】
この構成によると、軸方向のうちの先端側方向へ出力ロッドをスムーズに移動させることができる。
【0014】
（４）（１）から（３）のいずれかのクランプ装置において、例えば、図４および図５に示すように、クランプ装置は、前記筒孔５の基端部に取り付けられたガイド部材２７をさらに備えてもよい。前記ガイド部材２７は、前記操作部材７を間に挟むように形成された、前記操作部材７と対面する摺動面２７ａと、前記操作部材７の落下を防止する、前記操作部材７側に凸の突起部２７ｂと、を有する。
【0015】
この構成によると、軸方向に対して斜めなどの方向の力が操作部材に作用した際に、当該力のうちの軸方向に対して直交する方向の分力を、上記摺動面を有するガイド部材を介してハウジングで受け止めることができる。そのため、出力ロッドに上記分力がかかることを抑制することができ、出力ロッドを先端側方向へスムーズに移動させることができる。また、上記突起部によって、重力により操作部材が落下することを防止できる。
【0016】
（５）（４）のクランプ装置において、前記ガイド部材２７は、リング形状とされてもよい。
【0017】
この構成によると、操作部材がガイド部材で囲まれたようになる。そのため、ガイド部材を介してのハウジングによる操作部材の受け止めがより確実なものなる。また、操作部材の落下をより防止できる。
【0018】
（６）（２）のクランプ装置において、例えば、図６に示すように、前記凹部６の底中央部に前記軸方向に延びる穴４１が設けられており、クランプ装置は、前記穴４１に収容される磁石４２をさらに備えてもよい。この場合、前記出力ロッド４、および前記操作部材７は、磁石に引き付けられる磁性体材料で形成される。
【0019】
この構成によると、磁石によって、重力により操作部材が落下することを防止できる。
【0020】
（７）（２）または（６）のクランプ装置において、例えば、図１０に示すように、前記凹部６の底面と前記操作部材７との間に複数のボール体４５が回転可能な状態で装着されてもよい。
【0021】
この構成によると、操作部材の回転がより滑らかなものとなる。
【0022】
（８）（７）のクランプ装置において、例えば、図１０に示すように、前記凹部６の底面と前記操作部材７との間から前記ボール体４５が離脱することを防止する離脱防止リング４６が、前記出力ロッド４の基端部に固定されてもよい。前記離脱防止リング４６は、前記操作部材７の落下を防止する、前記操作部材７側に凸の突起部４６ａを有する。
【0023】
この構成によると、凹部の底面と操作部材との間からボール体が離脱することを防止できる。また、上記突起部によって、重力により操作部材が落下することを防止できる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない、または当該圧力流体を駆動のたびに供給せずとも動作させることができるクランプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の実施形態の説明では、基台としてのクランプパレットＣＰに、クランプ対象物であるワークパレットＷＰを固定するという、クランプ装置の使用例を例示している。
【0027】
図１に示すように、クランプ装置１０１が固定されたクランプパレットＣＰは、所定の間隔をあけて配置された２本のレール５０の上を走行するように構成されている。レール５０同士の間に、当該レール５０と同じ方向に延びる長い板状のカム部材５１が配置されている。カム部材５１はカム部５２を有する。図２などに示すように、カム部５２は、側面視において上方へ凸の台形形状とされている。
【0028】
図２および図３は、本発明の第１実施形態を示す。図２および図３に基づいて、第１実施形態のクランプ装置１０１の構成を説明する。なお、図２は、クランプ装置１０１のリリース状態を示す図であるとともに、図１のＸ－Ｘ断面図である。
【0029】
クランプパレットＣＰにクランプ装置１０１のハウジング１が複数のボルト２によって固定される。ハウジング１から筒状のプラグ部３が上方へ一体に突設される。プラグ部３のプラグ部筒孔３ａに出力ロッド４の上ロッド部分４ａが上下方向（プラグ部筒孔３ａの軸方向）へ移動可能に挿入される。出力ロッド４の軸方向とプラグ部筒孔３ａの軸方向とは同じ方向である。
【0030】
ハウジング１の基端側に筒孔５が形成され、筒孔５内に出力ロッド４の下ロッド部分４ｂが上下方向へ移動可能に挿入される。筒孔５は、プラグ部筒孔３ａよりも径が大きい孔である。筒孔５とプラグ部筒孔３ａとは上下に連ねて形成される。筒孔５の軸方向とプラグ部筒孔３ａの軸方向とは同じ方向である。
【0031】
下ロッド部分４ｂの基端側端面に形成された凹部６に、操作部材としてのボール７（球体、回転体）が回転可能な状態で収容される。ボール７の一部は、筒孔５の軸方向の外方へ突出している。なお、操作部材としてボール７に代えてローラ（不図示）などの回転体を用いることも可能である（他の実施形態についても同様）。
【0032】
また、凹部６は形成されなくてもよい（他の実施形態についても同様）。すなわち、下ロッド部分４ｂの基端側端面は、例えば全面が平らな面とされてもよい。この場合、ボール７またはローラなどの回転体は、下ロッド部分４ｂの基端側端面に、支持部材（不図示）を介して回転可能な状態で取り付け配置される。
【0033】
上記凹部６が形成された下ロッド部分４ｂの基端部は、ピストン部８（大径部）とされており、出力ロッド４の他の部分よりも径が大きい。筒孔５のうちのピストン部８よりも上側の空間に、ピストン部８を下方（基端側方向）へ押す付勢手段としてのバネ９が配置される。バネ９は圧縮コイルバネである。本実施形態のバネ９は、第１バネ９ａと第２バネ９ｂとで構成される。第２バネ９ｂの径は、第１バネ９ａの径よりも大きい。ピストン部８の上面（先端側面）に、第１バネ９ａの下端を受け止める第１段差部８ａ、および第２バネ９ｂの下端を受け止める第２段差部８ｂが内側からこの順で設けられている。第１バネ９ａの上には、当該第１バネ９ａの上端を受け止めるリング状のバネ受け１０が設けられ、第２バネ９ｂの上には、当該第２バネ９ｂの上端を受け止めるリング状のバネ受け１１が設けられている。筒孔５の基端部には、筒孔５から出力ロッド４が抜けることを防止するリング状のストッパ１２（止め輪）が取り付けられている。
【0034】
なお、バネ９は、２本のバネからなるものに限定されるものではない。また、バネとして、圧縮コイルバネに代えて、皿バネなどの他の種類のバネを用いることも可能である（他の実施形態についても同様）。
【0035】
プラグ部３の周壁の上寄り部に複数の貫通孔１３が周方向へ所定間隔をあけて形成される。各貫通孔１３に、係合部材としてのボール１４（係合ボール）が挿入される。貫通孔１３によって、径方向の内方の図２に示す位置と径方向の外方の図３に示す位置（外側位置）との間で各ボール１４が移動可能に支持される。
【0036】
出力ロッド４の上ロッド部分４ａの外周壁には、各ボール１４に対応させて、押圧面１５と退避溝１６とが上下に連ねて形成される。押圧面１５は、上方へ向かうにつれて広がるように形成される。押圧面１５がボール１４に対面する位置に移動することにより、ボール１４がプラグ部３の外周面よりも径方向の外方へ突出するように外側位置へ移動される。また、退避溝１６がボール１４に対面する位置であって、ボール１４が挿入可能となる退避位置に移動することにより、ボール１４がプラグ部３の外周面よりも径方向の内方へ移動可能となる。本実施形態では、４つのボール１４が各貫通孔１３にそれぞれ１つずつ挿入されているが、ボール１４は４つに限定されない。
【0037】
プラグ部３の周壁の下寄り部（根本部）に環状のコレット１７が外嵌される。コレット１７は上すぼまりのテーパ外周面１７ａを備え、上下方向へ延びる１つのスリット１７ｂによって弾性的に縮径されるようになっている。コレット１７は止め輪１８によってプラグ部３から抜けないようにされている（上方への移動が規制されている）。ハウジング１の上面１ａに、コレット１７を上方（先端側方向）へ押す押圧部材１９が挿入される複数の貫通孔２０が周方向へ所定間隔をあけて形成される。押圧部材１９は、円柱形状であり、大径部１９ａ（フランジ部）を下端部に有する。大径部１９ａにおいて、押圧部材１９はバネ受け１０により下から支持されている。コレット１７は、押圧部材１９およびバネ受け１０を介して、第１バネ９ａによって上方へ付勢されている。そのため、止め輪１８によって上方への移動が規制されているコレット１７は、僅かではあるが、上下方向へ移動可能である。本実施形態では、３つの押圧部材１９が各貫通孔２０にそれぞれ１つずつ挿入されているが、押圧部材１９は３つに限定されない。
【0038】
ワークパレットＷＰの下面に凹部２１が開口される。凹部２１にリング部材２２が装着され、リング部材２２は複数のボルト２３によってワークパレットＷＰに固定される。リング部材２２の内周孔によって装着孔２４が構成され、装着孔２４にプラグ部３が挿入可能になっている。
【0039】
リング部材２２の装着孔２４に係止部２５が上方へ向かうにつれて広がるようにテーパ状に形成される。また、係止部２５の下方に、コレット１７のテーパ外周面１７ａに係合するテーパ内周面２６が形成される。テーパ内周面２６は、上すぼまりの、言い換えれば、上方へ向かうにつれて狭まるように形成された面である。
【0040】
なお、本実施形態では、装着孔２４をリング部材２２に形成するようにしたが、ワークパレットＷＰの凹部２１の内周孔によって装着孔２４を構成するようにしてもよい。すなわち、ワークパレットＷＰの凹部２１の内周孔自体に、上記係止部２５およびテーパ内周面２６が形成されてもよい。
【0041】
上記構成のクランプ装置１０１は次のように動作する。
【0042】
図２に示すリリース状態では、カム部材５１のカム部５２によって、すなわち外力によってボール７が上方へ押され、ボール７は図３に示すロック状態のときよりもハウジング１の筒孔５内に押し込まれている。これにより、バネ９の付勢力に抗してボール７が出力ロッド４を上方（先端側方向）へ押して上昇させた状態となっている。出力ロッド４が上昇しているので、プラグ部３のボール１４が退避溝１６内の退避位置に移動可能となっている。図２に示すリリース状態のクランプ装置１０１の上方にワークパレットＷＰが搬入される。
【0043】
ワークパレットＷＰをクランプパレットＣＰにクランプするときは、まず、ワークパレットＷＰを下降させて、リング部材２２の装着孔２４にプラグ部３が挿入された状態とする。このとき、装着孔２４に形成されているテーパ内周面２６が、拡径状態のコレット１７のテーパ外周面１７ａに当たり、ハウジング１の上面１ａ（着座面）とリング部材２２の下面との間に少しの隙間が形成された状態にある。その後、クランプパレットＣＰをレール５０の上を走行させることで、カム部材５１のカム部５２をボール７から離隔させる。すると、カム部５２による外力が解かれ、バネ９が出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押し、出力ロッド４は下降する。出力ロッド４が下降すると、出力ロッド４に形成されている退避溝１６の一部を構成する押出し部１６ａがプラグ部３のボール１４を径方向の外方の突出位置へ押し出す。そして、出力ロッド４に形成されている押圧面１５がボール１４を介してワークパレットＷＰ（リング部材２２）の係止部２５を下向きに押圧していく。これにより、コレット１７は縮径しワークパレットＷＰとともに少しばかり下降する。その結果、リング部材２２の下面がハウジング１の上面１ａに受け止められ、クランプ装置１０１は、図２に示すリリース状態から図３に示すロック状態へ切換えられる。
【0044】
クランプ装置１０１を図３に示すロック状態から図２に示すリリース状態へ切換えるときは、クランプパレットＣＰをレール５０の上を走行させることで、カム部材５１のカム部５２にボール７を当てカム部５２の上にボール７を乗り上げさせる。これにより、バネ９の付勢力に抗してボール７が出力ロッド４を上方（先端側方向）へ押して、出力ロッド４は上昇する。出力ロッド４が上昇すると、出力ロッド４に形成されている退避溝１６がプラグ部３のボール１４に対面する位置となり、ボール１４は退避溝１６内（出力ロッド４の径方向の内方）へ移動可能となる。その結果、図２に示すように、ワークパレットＷＰをクランプパレットＣＰから円滑に取り外すことが可能となる。なお、ボール７は回転するので、カム部５２にボール７が当たったとき、カム部５２からの横方向の反力をボール７部で一部逃がすことができ、筒孔５の内周面と出力ロッド４のピストン部８とがこじれることを防止できる。その結果、出力ロッド４を先端側方向へスムーズに移動させることができる。
【0045】
クランプ装置１０１は、従来のクランプ装置が備えるクランプ室およびアンクランプ室というような駆動のたびに圧力流体が給排される室を備えない。クランプ装置１０１では、ボール１４が外力によって動かされる（筒孔５内に押し込まれる）ことで、出力ロッド４は先端側方向へ駆動される。先端側方向とは逆方向の方向である基端側方向へは、バネ９によって出力ロッド４は駆動される。したがって、当該クランプ装置１０１は、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない。なお、ボール７を人の手で押して動かしてもよい。
【0046】
図４および図５は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態のクランプ装置は、ハウジング１の筒孔５の基端部に取り付けられるガイド部材２７をさらに備え、この点が、第１実施形態のクランプ装置と相違する。なお、第２実施形態のクランプ装置を構成する各部材について、第１実施形態のクランプ装置を構成する各部材と同様の部材については、同じ符号を付している（図６以降に示す実施形態についても同様）。
【0047】
ガイド部材２７は、ボール７を間に挟むように形成されたボール７と対面する摺動面２７ａを有する。また、摺動面２７ａの下には、ボール７側に凸の突起部２７ｂが設けられる。突起部２７ｂは、重力によりボール７が落下することを防止するためのものである。摺動面２７ａと突起部２７ｂとは上下に連ねて形成される。
【0048】
本実施形態のガイド部材２７はリング形状の部材であり、摺動面２７ａは、出力ロッド４の軸方向に対して平行（ストレート）な面で形成された平面視において円形の１つの面である。ボール７と摺動面２７ａとの間には、僅かな隙間が設けられる。
【0049】
図５に示すように、本実施形態では、クランプ装置がロック状態のときボール７は、カム部材５１によって下から支持されていない。しかしながら、ボール７は、上記突起部２７ｂによって落下することはない。クランプパレットＣＰをレール５０の上を走行させることで、カム部材５１のカム部５２にボール７が当たったとき、カム部５２からの横方向の反力は、上記摺動面２７ａを有するガイド部材２７を介してハウジング１で受け止められる。そのため、出力ロッド４に上記横方向の反力がかかることを抑制することができ、出力ロッド４を先端側方向へよりスムーズに移動させることができる。
【0050】
図６および図７は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態のクランプ装置は、出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押して移動させる付勢手段が第１実施形態のクランプ装置と相違する。また、当該第３実施形態のクランプ装置は、ボール７の落下を防止する手段が第２実施形態のクランプ装置と相違する。
【0051】
本実施形態では、筒孔５のうちのピストン部８よりも上側の空間が圧ガス室２８とされる。出力ロッド４のピストン部８は、筒孔５に封止部材２９を介して保密状に挿入される。出力ロッド４の上ロッド部分４ａは、プラグ部筒孔３ａに封止部材３０を介して保密状に挿入される。また、押圧部材１９は、貫通孔２０に封止部材３１を介して保密状に挿入される。これらによって、筒孔５のうちのピストン部８よりも上側の空間が圧ガス室２８とされる。
【0052】
上記圧ガス室２８に、ロック用（クランプ用）の圧力ガスとしての圧縮空気が充填ポート３２を介して充填される。圧ガス室２８に充填された圧縮空気が、出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押して移動させる付勢手段である。充填ポート３２と圧ガス室２８とは、ハウジング１に形成されたポート側通路３３で接続される。充填ポート３２には、エア充填部材３４が取り付けられる。
【0053】
図７に示すように、エア充填部材３４は、筒状の本体部３５、ボール３６、バネ３７、および保持筒３８などを備える。充填ポート３２に本体部３５が封止部材３９を介して保密状に固定される。本体部３５のうちのポート側通路３３側の端部に、保持筒３８がＯリング４０を介して保密状に圧入固定される。保持筒３８の内部に、ボール３６およびバネ３７が収容される。本体部３５の雌ネジ孔３５ａ部分にエア充填管（不図示）が接続される。エア充填管内には、圧縮空気の圧が常時かけられている。圧ガス室２８には、当該圧ガス室２８から漏れ出た量の圧縮空気のみ、エア充填管からエア充填部材３４およびポート側通路３３を介して供給される。ボール３６、バネ３７、およびＯリング４０は、逆止弁を構成し、エア充填管からポート側通路３３への圧縮空気の流れは許容し、その逆の流れは許容しない。ボール３６は弁体であり、Ｏリング４０は弁座である。圧ガス室２８内の圧縮空気の圧力が、所定の値に達すると、バネ３７によってボール３６がＯリング４０に押し付けられ、逆止弁は閉弁する。
【0054】
上記構成によると、クランプ装置をリリース状態から図６に示すロック状態へ切換えるとき、圧ガス室２８に充填された圧縮空気が、出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押して移動させる。圧ガス室２８には、当該圧ガス室２８から漏れ出た量の圧縮空気のみが供給されるので、圧縮空気の使用量は極めて少ない。よって、空気圧縮機などの圧縮空気の供給設備は必要であるものの、その設備規模は極めて小さくてすむ。
【0055】
出力ロッド４に形成された凹部６の底中央部に、出力ロッド４の軸方向に延びる有底の穴４１が設けられ、この穴４１の底に磁石４２が収容される。磁石４２の下に隙間埋め部材としてプラグ４３が捩じ込まれることで磁石４２は穴４１に固定される。出力ロッド４、プラグ４３、およびボール７は、鉄など、磁石に引き付けられる磁性体材料で形成されている。
【0056】
上記構成によると、重力によりボール７が落下することを磁石４２によって防止できる。
【0057】
図８および図９は、本発明の第４実施形態を示す。第１実施形態のクランプ装置は、ボール７が出力ロッド４を上方（先端側方向）へ押して移動させることで、リリース状態となり、バネ９が出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押して移動させることで、ロック状態となる。これに対して、第４実施形態のクランプ装置は、ボール７が出力ロッド４を上方（先端側方向）へ押して移動させることで、ロック状態となり、バネ９が出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押して移動させることで、リリース状態となる。
【0058】
出力ロッド４の上ロッド部分４ａの外周壁には、ボール１４に対応させて、退避溝１６と支持面４４とが上下に連ねて形成される。退避溝１６がボール１４に対面する位置であって、ボール１４が挿入可能となる退避位置に移動することにより、ボール１４がプラグ部３の外周面よりも径方向の内方へ移動可能となる。支持面４４は、プラグ部筒孔３ａの軸方向に対して平行（ストレート）に形成される。貫通孔１３の軸方向に対して垂直となるように支持面４４は形成される。支持面４４がボール１４に対面する位置に移動することにより、ボール１４がプラグ部３の外周面よりも径方向の外方へ突出するように外側位置へ移動した状態となる。
【0059】
図８に示すリリース状態では、バネ９が出力ロッド４を下方（基端側方向）へ押し、出力ロッド４は下降した状態となっている。出力ロッド４が下降していることで、プラグ部３のボール１４が退避溝１６内の退避位置に移動可能となっている。
【0060】
ワークパレットＷＰをクランプパレットＣＰにクランプするときは、まず、ワークパレットＷＰを下降させて、リング部材２２の装着孔２４にプラグ部３が挿入された状態とする。その後、クランプパレットＣＰをレール５０の上を走行させることで、カム部材５１のカム部５２にボール７を当てカム部５２の上にボール７を乗り上げさせる。これにより、バネ９の付勢力に抗してボール７が出力ロッド４を上方（先端側方向）へ押して、出力ロッド４は上昇する。出力ロッド４が上昇すると、出力ロッド４に形成されている退避溝１６の一部を構成する押出し部１６ａがプラグ部３のボール１４を径方向の外方の突出位置へ押し出し、ボール１４は係止部２５に係止される。その結果、クランプ装置は、図８に示すリリース状態から図９に示すロック状態へ切換えられる。
【0061】
図１０は、本発明の第５実施形態を示す。第５実施形態のクランプ装置は、ボール７を収容する凹部６の底面とボール７との間に複数のボール体４５が回転可能な状態で装着される。第５実施形態のクランプ装置は、この点が、第１実施形態のクランプ装置と相違する。この構成によれば、ボール７の回転がより滑らかなものとなる。その結果、カム部５２にボール７が当たったとき、カム部５２からの横方向の反力をボール１４部でより効果的に逃がすことができる。
【0062】
凹部６の底面とボール７との間から上記ボール体４５が離脱することを防止する離脱防止リング４６が、出力ロッド４の基端部に形成された円形の嵌め込み部４７に圧入固定されている。離脱防止リング４６の内周面は、下方へ向かうにつれて狭まるように形成されており、下端部にボール７側に凸の突起部４６ａを有する。突起部４６ａは、重力によりボール７が落下することを防止するためのものである。
【0063】
この構成によれば、凹部６の底面とボール７との間からボール体４５が離脱することを防止できるとともに、上記突起部４６ａによって、重力によりボール７が落下することを防止できる。
【0064】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記実施形態の要素を適宜組み合わせたり、上記実施形態に種々の変更を加えたりすることが可能である。
【0065】
例えば、上記の実施形態は次のように変更可能である。
【0066】
ボール７（操作部材）を人の手（手動）で押して、出力ロッド４を先端側方向へ移動させてもよい。
【0067】
上記実施形態においてカム部材５１は静止している（固定されている）が、カム部材５１を動かすことで、そのカム部５２でボール７（操作部材）を押して動かしてもよい。また、ボール７（操作部材）を動かすための外力を発生させる手段は、カム部材５１のような部材に限定されない。
【0068】
図６に示すクランプ装置において、圧ガス室２８に充填される圧力ガス（付勢手段）として、圧縮空気に代えて圧縮窒素ガスなど圧縮空気以外の圧力ガスが用いられてもよい。
【0069】
クランプ装置の姿勢は、例示した上下姿勢に対して、上下逆にされたり、横向きにされたり、さらには斜め向きにされたりしてもよい。
【0070】
クランプ装置は、テーブル、またはロボットアームの先端部などに固定されてもよい。クランプ対象物は、ワーク、金型、工具、または治具などであってもよい。
【符号の説明】
【0071】
１：ハウジング、３：プラグ部、３ａ：プラグ部筒孔、４：出力ロッド、５：筒孔、６：凹部、７：ボール（操作部材）、９：バネ（付勢手段）、１３：貫通孔、１４：ボール（係合部材）、２４：装着孔、２５：係止部、２７：ガイド部材、２７ａ：摺動面、２７ｂ：突起部、４１：穴、４２：磁石、４５：ボール体、４６：離脱防止リング、４６ａ：突起部、１０１：クランプ装置、ＷＰ：ワークパレット（クランプ対象物）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
