特開 2024-60410 クランプユニット及びクランプシステム

(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】P2024060410

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】クランプユニット及びクランプシステム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20240424BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 302B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167770

(22)【出願日】2022-10-19

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （公開１） 掲載日：令和４年４月１３日（令和４年４月１３日～４月１５日） 展示会名：第７回名古屋ものづくりワールド 開催場所：ポートメッセなごや（愛知県名古屋市港区金城ふ頭二丁目２番地） （公開２） 展示日：令和４年６月２２日（令和４年６月２２日～６月２４日） 展示会名：第３４回日本ものづくりワールド 開催場所：東京ビックサイト（東京都江東区有明３－１１－１）

(71)【出願人】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山辺 義信

【テーマコード（参考）】

3C016

【Ｆターム（参考）】

3C016CA04

3C016CB02

3C016CC01

(57)【要約】

【課題】複数のクランプユニットを組み合わせる場合の配列自由度を高めることできるクランプユニットを提供する。
【解決手段】本発明のクランプユニットは、ケース内に画成される圧力作用室の圧力が所定の閾値以下であるときはクランプ状態となり、圧力作用室の圧力が所定の閾値より大きいときはアンクランプ状態となるクランプ機構を備える。クランプユニットのケースの第１の外側側面と第２の外側側面には、圧力作用室を経由する給排ポートを介して互いに連通する第１の開口部と第２の開口部が各々設けられる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に貫通する貫通孔を有する略直方体形状の部材であって、前記貫通孔に軸部材が挿通されるケースと、
前記貫通孔に配置され、前記ケース内に画成される圧力作用室の圧力が所定の閾値以下であるときは前記ケースと前記軸部材との前記長手方向における相対移動を規制するクランプ状態となり、前記圧力作用室の圧力が前記所定の閾値より大きいときは前記ケースと前記軸部材との前記長手方向における相対移動を許容するアンクランプ状態となるクランプ機構と、
前記ケースにおける複数の外側側面のうちの第１の外側側面に設けられる第１の開口部と、
前記ケースにおける複数の外側側面のうちの前記第１の外側側面とは異なる第２の外側側面に設けられる第２の開口部と、
前記ケース内に画成され、前記第１の開口部から前記圧力作用室を経由して前記第２の開口部に至る給排ポートと、
を備える、クランプユニット。

【請求項2】

前記ケースの前記第１の外側側面には、前記ケースの短手方向に延在する柱状の凹部が形成され、
前記第１の開口部は、前記凹部に形成される、
請求項１に記載のクランプユニット。

【請求項3】

前記第１の外側側面と前記第２の外側側面とは、前記ケースにおける複数の外側側面のうち、互いに反対側に位置する外側側面である、
請求項２に記載のクランプユニット。

【請求項4】

前記クランプ機構は、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、前記軸部材の外周面を囲う内周面に、前記長手方向における第１の方向へ向かって径小になるテーパ面が形成される第１の外筒と、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、該部材の一部が前記テーパ面と前記軸部材の外周面との間隙に挿入される第１の内筒と、
前記第１の内筒に保持され、前記テーパ面と前記軸部材の外周面との間隙を軸方向に沿って転動する複数の第１の転動体と、
前記第１の内筒に対し、前記第１の外筒を前記第１の方向とは逆向きの第２の方向へ付勢する第１の付勢部材と、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、前記長手方向における一方の端部が前記第１の外筒の前記第２の方向側の端部と当接するように配置され、前記圧力作用室の圧力が前記第１の付勢部材の付勢力より大きいときに前記第１の外筒を前記第１の方向へ押圧する第１のピストンと、
を備える第１のクランプ機構を、含む、
請求項３に記載のクランプユニット。

【請求項5】

前記クランプ機構は、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、前記軸部材の外周面を囲う内周面に、前記第２の方向へ向かって径小になるテーパ面が形成される第２の外筒と、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、該部材の一部が前記第２の外筒の前記テーパ面と前記軸部材の外周面との間隙に挿入される第２の内筒と、
前記第２の内筒に保持され、前記第２の外筒の前記テーパ面と前記軸部材の外周面との間隙を軸方向に沿って転動する複数の第２の転動体と、
前記第２の内筒に対し、前記第２の外筒を前記第１の方向へ付勢する第２の付勢部材と、
前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、前記長手方向における一方の端部が前記第２の外筒の前記第１の方向側の端部と当接するように配置され、前記圧力作用室の圧力が前記第２の付勢部材の付勢力より大きいときに前記第２の外筒を前記第２の方向へ押圧する第２のピストンと、
を備える第２のクランプ機構を、更に含む、
請求項４に記載のクランプユニット。

【請求項6】

前記第１のクランプ機構と前記第２のクランプ機構とは、前記第１のピストンと前記第２のピストンとが互いに隣接するように、前記ケースに収容され、
前記クランプ機構は、前記軸部材が挿通される筒状の部材であって、その内周面と前記軸部材との間隙に前記第１のピストン及び前記第２のピストンの各々の一部が挿入される形態で前記ケースに固定される中間筒を更に備え、
前記圧力作用室は、前記中間筒の外周面と前記ケースの内周面と前記第１のピストンの外周面と前記第２のピストンの外周面とによって画成される、
請求項５に記載のクランプユニット。

【請求項7】

請求項１から６の何れか１項に記載のクランプユニットを複数連結して構成されるクランプシステムであって、
隣接する２つの前記クランプユニットの一方の前記第２の外側側面における前記第２の開口部と他方の前記第１の外側側面における前記第１の開口部とが対向するように配列される複数の前記クランプユニットと、
複数の前記クランプユニットを挟持する状態で互いに連結される一対のプレートと、
を備え、
一対の前記プレートのうち、配列方向の起端側に配置されるプレートは、前記配列方向の起端に配置される前記クランプユニットの前記第１の開口部に対応する位置に設けられる給排孔を備える、
クランプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランプユニット及びクランプシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ワークの保持等に使用されるならい装置等では、接触子等が取り付けられた軸部材の相対移動を許容するクランプ状態と軸部材の相対移動を規制するアンクランプ状態とを切替可能なクランプユニットが用いられる場合がある。

【0003】

クランプユニットとしては、例えば、軸部材の軸方向における第１の方向への相対移動を規制可能な第１のクランプ機構と、軸部材の軸方向における第１の方向とは逆向きの第２の方向への相対移動を規制可能な第２のクランプ機構と、を組み合わせたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

【0004】

第１のクランプ機構及び第２のクランプ機構は、軸部材が挿入される筒状の部材であって、軸部材の外周面を囲う内周面にテーパ面が形成された外筒と、外筒の内側に配置された内筒と、内筒に保持された複数の転動体と、内筒を介して転動体をテーパ面の径大側から径小側へ付勢する付勢部材と、備えている。

【0005】

上記したクランプユニットでは、テーパ面の径大側から径小側へ向かう向きが第１の方向と一致するように第１のクランプ機構が配置され、且つ、テーパ面の径大側から径小側へ向かう向きが第２の方向と一致するように第２のクランプ機構が配置される。これにより、クランプユニットに対する軸部材の第１の方向への相対移動、及びクランプユニットに対する軸部材の第２の方向への相対移動を規制することが可能になる。また、第１のクランプ機構及び第２のクランプ機構の各々について、内筒を介して転動体をテーパ面の径小側から径大側へ移動させることにより、クランプユニットに対する軸部材の第１の方向への相対移動、及びクランプユニットに対する軸部材の第２の方向への相対移動を許容することが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－６６３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記したようなクランプユニットにおいては、エア圧等の流体圧を利用して、クランプ状態からアンクランプ状態への切替えが行われる場合がある。その場合、クランプユニット毎に流体配管を取り付ける必要がある。クランプユニット毎に流体配管が取り付けられると、複数のクランプユニットを組み合わせてならい装置等を構成する場合に、流体配管が他のクランプユニットと干渉することで、クランプユニットの配列の自由度が低くなる可能性があった。

【0008】

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のクランプユニットを組み合わせる場合の配列自由度を高めることできるクランプユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るクランプユニットは、
長手方向に貫通する貫通孔を有する略直方体形状の部材であって、前記貫通孔に軸部材が挿通されるケースと、
前記貫通孔に配置され、前記ケース内に画成される圧力作用室の圧力が所定の閾値以下であるときは前記ケースと前記軸部材との前記長手方向における相対移動を規制するクランプ状態となり、前記圧力作用の圧力が前記所定の閾値より大きいときは前記ケースと前記軸部材との前記長手方向における相対移動を許容するアンクランプ状態となるクランプ機構と、
前記ケースにおける複数の外側側面のうちの第１の外側側面に設けられる第１の開口部と、
前記ケースにおける複数の外側側面のうちの前記第１の外側側面とは異なる第２の外側側面に設けられる第２の開口部と、
前記ケース内に画成され、前記第１の開口部から前記圧力作用室を経由して前記第２の開口部に至る給排ポートと、
を備える。

【0010】

なお、本発明は、上記したクランプユニットを複数連結して構成されるクランプシステムとして捉えることもできる。その場合のクランプシステムは、例えば、
隣接する２つの前記クランプユニットの一方の前記第２の外側側面における前記第２の開口部と他方の前記第１の外側側面における前記第１の開口部とが対向するように配列される複数の前記クランプユニットと、
複数の前記クランプユニットを挟持する状態で互いに連結される一対のプレートと、
を備え、
一対の前記プレートのうち、配列方向の起端側に配置されるプレートは、前記配列方向の起端に配置される前記クランプユニットの前記第１の開口部に対応する位置に設けられる給排孔を備えるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、複数のクランプユニットを組み合わせる場合の配列自由度を高めることできるクランプユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態におけるクランプユニットの外観を示す第１の斜視図である。

【図2】実施形態におけるクランプユニットの外観を示す第２の斜視図である。

【図3】実施形態におけるクランプユニットのケースの構成例を示す図である。

【図4】ケースの一部が透過されたクランプユニットの斜視図である。

【図5】実施形態において、クランプ状態にあるクランプユニットを短手方向から見たときの断面図である。

【図6】実施形態における中間筒を長手方向から見たときの断面図である。

【図7】実施形態におけるクランプユニットを長手方向から見たときの断面図である。

【図8】実施形態におけるクランプユニットの圧力作用室近傍を短手方向から見たときの断面図である。

【図9】実施形態において、アンクランプ状態にあるクランプユニットを短手方向から見たときの断面図である。

【図10】実施形態におけるクランプユニットを単体使用する方法の一例を説明するための図である。

【図11】実施形態におけるクランプユニットを複数連結してクランプシステムを構成する例を説明するための第１の図である。

【図12】実施形態におけるクランプユニットを複数連結してクランプシステムを構成する例を説明するための第２の図である。

【図13】実施形態におけるクランプユニットを複数連結してクランプシステムを構成する例を説明するための第３の図である。

【図14】実施形態におけるクランプシステムのエアの流れを示す図である。

【図15】本実施形態におけるクランプユニットを利用してならい装置を構成する一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係るクランプユニットでは、圧力作用室の圧力が所定の閾値以下であるときは、クランプ機構が、ケースの長手方向（軸部材の軸方向）におけるケースと軸部材との相対移動を規制する（クランプ状態）。また、圧力作用室の圧力が所定の閾値より大きいときは、クランプ機構が、ケースの長手方向におけるケースと軸部材との相対移動を許容する（アンクランプ状態）。クランプ機構は、ケースの長手方向の両方向におけるケースと軸部材との相対移動を規制可能に構成されてもよく、又は、ケースの長手方向の一方向におけるケースと軸部材との相対移動を規制可能に構成されてもよい。

【0014】

本発明に係るクランプユニットによれば、複数のクランプユニットを連結して使用することが可能となる。本発明に係るクランプユニットを複数連結してクランプシステムを構成する場合には、例えば、隣接する２つのクランプユニットの一方の第２の外側側面における第１の開口部と他方の第１の外側側面における第２の開口部とが対向するように、複数のクランプユニットを配列し、それら複数のクランプユニットを一対のプレートにより挟持する態様で連結してもよい。その際、一対のプレートのうち、配列方向の起端側に配置されるプレートは、配列方向の起端に配置されるクランプユニットの第１の開口部と対応する位置に設けられる給排孔を備えるようにしてもよい。

【0015】

上記したように連結された複数のクランプユニットのクランプ機構がクランプ状態にあるときに、配列方向の起端側に配置されるプレートの給排孔に流体（例えば、エア等）が供給されると、流体が配列方向の起端に配置されるクランプユニットの第１の開口部を通じて給排ポートへ流入する。給排ポートへ流入した流体は、圧力作用室を経由して第２の開口部から排出される。配列方向の起端に位置するクランプユニットの第２の開口部から流出した流体は、当該クランプユニットに隣接するクランプユニットの第１の開口部を通じて給排ポートへ流入する。このような流体の流れが形成されることにより、複数のクランプユニットの圧力作用室の圧力が所定の閾値より大きくなる。その結果、複数のクランプユニットのクランプ機構が略一斉にクランプ状態からアンクランプ状態に切り替わる。

【0016】

上記したように連結された複数のクランプユニットがアンクランプ状態にあるときに、配列方向の起端側に配置されるプレートの給排孔への流体の供給が停止されると、配列方向の起端に配置されるクランプユニットの圧力作用室の流体が、給排ポートを通じて第１の開口部から排出される。配列方向の起端に配置されるクランプユニットの第１の開口部から排出された流体は、配列方向の起端側に配置されるプレートの給排孔へ排出される。これに伴い、配列方向の起端に位置するクランプユニット以外のクランプユニットにおいては、圧力作用室の流体が、給排ポートを通って第１の開口部へ流れ、第１の開口部から隣接するクランプユニットの第２の開口部へ排出される。このような流体の流れが形成されることにより、複数のクランプユニットの圧力作用室の圧力が所定の閾値以下となる。その結果、複数のクランプユニットのクランプ機構が略一斉にアンクランプ状態からクランプ状態に切り替わる。

【0017】

なお、複数のクランプユニットを連結して使用する場合における流体の給排は、配列方向の起端に配置されるクランプユニットの第１の開口部に加え、配列方向の終端に配置されるクランプユニットの第２の開口部からも行われるようにしてもよい。その場合、配列方向の終端側に位置するプレートは、配列方向の終端に配置されるクランプユニットの第
２の開口部に対応する位置に設けられる給排孔を備えるようにすればよい。これにより、例えば、連結されるクランプユニットの数が多くなる場合において、クランプ状態とアンクランプ状態との切替動作に関わる複数のクランプユニット間のタイムラグを小さくすることができる。

【0018】

本発明によれば、複数のクランプユニットを連結してクランプシステムを構成することが可能になる。また、本発明によれば、複数のクランプユニットを連結してクランプシステムを構成する場合に、クランプユニット毎に流体配管を取り付ける必要がなくなる。これにより、複数のクランプユニットを組み合わせてならい装置等を構成する場合に、クランプユニットの配列の自由度を高めることができる。さらに、複数のクランプユニットの各々に流体配管を接続する必要がなくなるため、複数のクランプユニットを組み合わせて使用する場合の部品点数を少なく抑えることも可能になり、それに伴ってクランプユニットの配置換えの作業を簡略化することも可能になる。

【0019】

＜実施形態＞
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0020】

（クランプユニットの概略構成）
本実施形態におけるのクランプユニット１の概略構成について、図１から図３に基づいて説明する。図１は、本実施形態におけるクランプユニット１の第１の斜視図である。図２は、図１中の矢印Ａの方向からクランプユニット１の第２の斜視図である。図３は、ケース２における貫通孔２０の形状を示す図である。図４は、図１中のケース２の一部を透過した斜視図である。

【0021】

本実施形態のクランプユニット１は、図１から図３に示すように、ケース２を備える。図１から図３に示す例では、ケース２は直方体形状を有しているが、長手方向の端面が凸状若しくは凹状に湾曲した略直方体形状でもよく、又は、長手方向に延在する複数の外側側面のうち、後述の第１の外側側面２２及び第２の外側側面２３以外の外側側面が凸状若しくは凹状に湾曲した略直方体形状でもよい。ケース２には、図３に示すように、長手方向の一方の端面から他方の端面まで貫通する円柱状の貫通孔２０が形成される。ケース２の貫通孔２０には、図４に示すように、クランプ機構２００が収容される。クランプ機構２００には、軸部材１００が挿通される。クランプ機構２００は、クランプユニット１に対する軸部材１００の相対移動を規制するクランプ状態と、クランプユニット１に対する軸部材１００の相対移動を許容するアンクランプ状態と、を切り替える機能を有する。本実施形態では、クランプ機構２００によるクランプ状態とアンクランプ状態との切替えは、外部に設置されるエアポンプ等によって給排されるエア圧によって行われる。なお、クランプ機構２００の詳細については、後述する。

【0022】

長手方向におけるケース２の両端部の各々には、案内装置３が取り付けられる。案内装置３は、ケース２に挿通される軸部材１００を、長手方向に沿って直線的に案内する。案内装置３は、例えば、複数の転動体を備える直動軸受である。案内装置３のケース２への取り付けは、例えば、ケース２の長手方向における端面と略同形状のフランジ３０を案内装置３に設け、該フランジ３０をボルト等でケース２に固定する方法で行われてもよい。その際、案内装置３の一部がケース２の貫通孔２０に嵌合する、インロー構造が採用されてもよい。これにより、軸部材１００の位置決めを精度良く行うことができる。

【0023】

ケース２の４つの外側側面のうちの１つである第１の外側側面２２（図１及び図３において手前を向いている外側側面）には、ケース２の短手方向に沿って延在する、円柱状の
凹部６が形成される。図１及び図３に示す例では、凹部６は、第１の外側側面２２の中央部に設けられているが、第１の外側側面２２の中央部からオフセットした位置に設けられてもよい。

【0024】

第１の外側側面２２の凹部６には、ケース２内にエアを給排するための一対の第１の開口部７と、一対のねじ孔８とが設けられる。一対の第１の開口部７は、第１の外側側面２２の短手方向に沿って配列される。一対のねじ孔８は、一対の第１の開口部７の間に、第１の外側側面２２の短手方向に沿って配列される。一対のねじ孔８は、ケース２の貫通孔２０まで貫通するように形成される。

【0025】

ケース２の４つの外側側面のうち、第１の外側側面２２の反対側に位置する外側側面である第２の外側側面２３（図２において手前を向いている外側側面）には、ケース２内にエアを給排するための一対の第２の開口部９と、一対のねじ孔８とが設けられる。一対の第２の開口部９は、第２の外側側面２３の短手方向に沿って配列される。一対の第２の開口部９は、ケース２の長手方向における位置及びケース２の短手方向における位置が一対の第１の開口部７と同じである。一対のねじ孔８は、一対の第２の開口部９の間に、第２の外側側面２３の短手方向に沿って配列される。第２の外側側面２３に設けられる一対のねじ孔８は、第１の外側側面２２に設けられる一対のねじ孔８と同様に、ケース２の貫通孔２０まで貫通するように形成される。

【0026】

ケース２の４つの外側側面のうちの第１の外側側面２２及び第２の外側側面２３に隣接する第３の外側側面２１（図１－２、及び図４において上を向いている外側側面）には、ケース２内にエアを給排するための第３の開口部４が設けられる。図１－２及び図４に示す例では、第３の開口部４は、第３の外側側面２１の中央部（第３の外側側面２１における２本の対角線が交差する位置と第３の開口部４の中心とが一致する位置）に設けられているが、第３の外側側面２１の中央部からオフセットした位置に設けられてもよい。

【0027】

ケース２には、第１の外側側面２２から第２の外側側面２３へかけて、ケース２の短手方向に沿って貫通する、複数の通し孔５が設けられる。通し孔５の位置は、貫通孔２０を回避することができる位置であれば、特に限定されないが、第１の外側側面２２及び第２の外側側面２３における４つの角の各々の近傍に設けられるようにしてもよい。

【0028】

（クランプ機構の構成）
ここで、クランプ機構２００の具体的な構成について、図５から図９に基づいて説明する。図５は、クランプ状態にあるクランプユニット１を短手方向から見たときの断面図である。図６は、長手方向から見たときの中間筒２３０の断面図である。図７は、長手方向から見たときのクランプユニット１の断面図である。図８は、圧力作用室２４０の近傍を短手方向から見たときの断面図である。図９は、アンクランプ状態にあるクランプユニット１を短手方向から見たときの断面図である。

【0029】

本実施形態におけるクランプ機構２００は、第１のクランプ機構２１０と、第２のクランプ機構２２０と、中間筒２３０と、圧力作用室２４０と、を含んで構成される。第１のクランプ機構２１０は、長手方向における第１の方向（図５における向かって左側から右側へ向かう方向）への軸部材１００の移動を規制するための機構である。第２のクランプ機構２２０は、長手方向における第１の方向とは逆向きの第２の方向（図５における向かって右側から左側へ向かう方向）への軸部材１００の移動を規制するための機構である。中間筒２３０は、第１のクランプ機構２１０と第２のクランプ機構２２０との間に配置される部材である。

【0030】

第１のクランプ機構２１０は、図５に示すように、第１の外筒２１１と、第１の内筒２
１２と、複数の第１の転動体２１３と、第１のコイルバネ２１４と、第１のピストン２１５と、第１のパッキン２１６と、を含んで構成される。

【0031】

第１の外筒２１１は、貫通孔２０の内径と同等若しくは若干小さい外径を有するとともに、軸部材１００の外径よりも大きい内径を有する、円筒状の部材である。第１の外筒２１１の内周面における第１の方向側の部位には、第１の方向へ向かって内径が連続的に小さくなるテーパ面が形成される。これにより、第１の外筒２１１のテーパ面と軸部材１００の外周面との間に、くさび状空間が形成される。

【0032】

第１の内筒２１２は、長手方向における第１の方向側に位置する案内装置３と第１の外筒２１１との間に配置される、円筒状の部材である。第１の内筒２１２は、軸部材１００の外径と同等若しくは若干大きい内径を有する。第１の内筒２１２は、第１の外筒２１１の内周面におけるテーパ面の最小径部よりも小さい外径となるように形成され、その一部が第１の外筒２１１と軸部材１００との間に挿入される。なお、第１の内筒２１２における第１の方向側の端部は、貫通孔２０の内径と同等若しくは若干小さい外径となるように拡径される。

【0033】

第１の内筒２１２における、第１の外筒２１１と軸部材１００との間に挿入される部位には、第１の外筒２１１のテーパ面と軸部材１００の外周面との間隙を長手方向に沿って転動する複数の第１の転動体２１３が保持される。複数の第１の転動体２１３は、第１の内筒２１２の周方向に沿って環状に配置され、第１の内筒２１２に回転自在に保持される。第１の転動体２１３は、例えば、グォードローラである。なお、第１の転動体２１３は、ボールでもよい。

【0034】

第１のコイルバネ２１４は、第１の外筒２１１内に収容され、第１の内筒２１２に対して第１の外筒２１１を第２の方向へ付勢する。第１のコイルバネ２１４は、本発明に係る「第１の付勢部材」の一例である。なお、第１の外筒２１１を第２の方向へ付勢する構成要素は、コイルスプリングに限定されず、弾性を有するものであればよい。

【0035】

第１のピストン２１５は、第１の外筒２１１の第２の方向側に隣接して配置される、円筒状の部材である。第１のピストン２１５は、軸部材１００の外径と同等若しくは若干大きい内径を有する。第１のピストン２１５は、貫通孔２０の内径よりも小さい外径を有する。ただし、第１のピストン２１５の第１の方向側の端部は、貫通孔２０の内径と同等若しくは若干小さい外径となるように拡径される。

【0036】

第１のパッキン２１６は、貫通孔２０の内径と同等若しくは若干大きい外径を有するとともに、第１のピストン２１５の外径と同等若しくは若干小さい内径を有する環状の部材である。第１のパッキン２１６は、第１のピストン２１５の外周面に嵌合される。その際、第１のパッキン２１６は、第１の方向側の端部が第１のピストン２１５の拡径部分に当接するように嵌合される。

【0037】

次に、第２のクランプ機構２２０は、図５に示すように、第２の外筒２２１と、第２の内筒２２２と、複数の第２の転動体２２３と、第２のコイルバネ２２４（本発明に係る「第２の付勢部材」に相当。）と、第２のピストン２２５と、第２のパッキン２２６と、を含んで構成される。第２の外筒２２１と第２の内筒２２２と第２の転動体２２３と第２のコイルバネ２２４と第２のピストン２２５と第２のパッキン２２６とは、第１のクランプ機構２１０の第１の外筒２１１と第１の内筒２１２と第１の転動体２１３と第１のコイルバネ２１４と第１のピストン２１５と第１のパッキン２１６との各々と同様に構成される。ただし、第２の外筒２２１と第２の内筒２２２と第２の転動体２２３と第２のコイルバネ２２４と第２のピストン２２５と第２のパッキン２２６とは、第１のクランプ機構２１
０とは逆向きに配列される。すなわち、第２のクランプ機構２２０は、第２の外筒２２１のテーパ面が第２の方向へ向かって連続的に小さくなる向きに配置される。

【0038】

中間筒２３０は、長手方向における貫通孔２０の中央部であって、第１のクランプ機構２１０と第２のクランプ機構２２０との間に配置される略円筒状の部材である。中間筒２３０は、貫通孔２０の内径と同等若しくは若干小さい外径を有する。中間筒２３０は、軸部材１００の外径よりも大きい内径を有する。中間筒２３０の内周面と軸部材１００の外周面との間には、第１のピストン２１５及び第２のピストン２２５の一部が、長手方向に沿って進退自在に挿入される。その際、中間筒２３０の内径、第１のピストン２１５の厚さ（径方向における内周面から外周面までの距離）、及び、第２のピストン２２５の厚み（径方向における内周面から外周までの距離）は、中間筒２３０の内周面と軸部材１００の外周面との距離が、第１のピストン２１５及び第２のピストン２２５との厚さと同等若しくは若干大きくなるように決定される。

【0039】

なお、本実施形態では、図６に示すように、中間筒２３０の外周面における２箇所に、一対の平面部２３１が設けられる。一対の平面部２３１は、中間筒２３０の中心軸を挟んで互いに反対側の位置に形成される。その際、一対の平面部２３１は、互いに平行な面になるように形成される。このように構成される中間筒２３０は、図７に示すように、一対の平面部２３１がケース２の第３の外側側面２１と平行になる状態で、ケース２に固定される。中間筒２３０の固定は、第１の外側側面２２の２つのねじ孔８と第２の外側側面２３の２つのねじ孔８との各々に螺合する止めねじ８０により為される。なお、図７に示す例では、４本の止めねじ８０により中間筒２３０が固定されているが、止めねじの本数は３本以下でもよく、或いは５本以上でもよい。

【0040】

上記したように中間筒２３０がケース２に固定されると、図７及び図８に示すように、貫通孔２０の内周面と、中間筒２３０の平面部２３１と、第１のピストン２１５の外周面と、第２のピストン２２５の外周面と、第１のパッキン２１６の第２の方向側の端面と、第２のパッキン２２６の第１の方向側の端面とによって画成された、一対の圧力作用室２４０が形成される。以下では、一対の圧力作用室２４０のうち、第３の外側側面２１に近い方の圧力作用室２４０を「第１の圧力作用室２４０Ａ」と称し、もう一方の圧力作用室２４０を「第２の圧力作用室２４０Ｂ」と称する。なお、第１の圧力作用室２４０Ａと第２の圧力作用室２４０Ｂとに共通の説明を行う場合は、圧力作用室２４０と記す。

【0041】

ケース２には、図７及び図８に示すように、一対の第１の開口部７と一対の第２の開口部９とを各々に連通させるための一対の第１の給排ポート７０が設けられる。一対の第１の給排ポート７０のうち、一方の第１の給排ポート７０（図７において上側に位置する第１の給排ポート７０Ａ）は、第１の圧力作用室２４０Ａを経由するように形成される。一対の第１の給排ポート７０のうち、他方の第１の給排ポート７０（図７において下側に位置する第１の給排ポート７０Ｂ）は、第２の圧力作用室２４０Ｂを経由するように形成される。また、ケース２には、第３の外側側面２１の第３の開口部４と第１の圧力作用室２４０Ａとを連通させるための第２の給排ポート４０が設けられる。

【0042】

上記したように構成されるクランプ機構２００では、圧力作用室２４０の圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力以下であるときは、図５に示すように、第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がクランプ状態になる。すなわち、第１のクランプ機構２１０では、第１のコイルバネ２１４の付勢力によって第１の外筒２１１が第２の方向へ付勢され、それに伴って第１の転動体２１３が第１の外筒２１１のテーパ面の径大部側から径小部側へ押圧される。これにより、軸部材１００を第１の方向へ移動させる外力が加わると、第１の転動体２１３がテーパ面と軸部材１００の外周面とによって画成されるくさび状空間に食い込ことで、クランプユニット１に対する
軸部材１００の第１の方向への相対移動が規制される。また、第２のクランプ機構２２０では、第２のコイルバネ２２４の付勢力によって第２の外筒２２１が第１の方向へ付勢され、それに伴って第２の転動体２２３が第２の外筒２２１のテーパ面の径大部側から径小部側へ押圧される。これにより、軸部材１００を第２の方向へ移動させる外力が加わると、第２の転動体２２３がテーパ面と軸部材１００の外周面とによって画成されるくさび状空間に食い込むことで、クランプユニット１に対する軸部材１００の第２の方向への相対移動が規制される。したがって、圧力作用室２４０の圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力以下であるときには、第１の方向と第２の方向との双方において、クランプユニット１に対する軸部材１００の相対移動が規制される。

【0043】

また、上記したように構成されるクランプ機構２００において、圧力作用室２４０の圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力より大きくなると、図９に示すように、第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がクランプ状態からアンクランプ状態へ切り替わる。すなわち、第１のクランプ機構２１０では、第１のピストン２１５が圧力作用室２４０の圧力を受けて第１の方向に変位する。これにより、第１のピストン２１５が第１の外筒２１１を第１の方向へ押圧し、それに伴って第１の転動体２１３が第１の外筒２１１のテーパ面の径小部側から径大部側へ転動する。その結果、第１の転動体２１３が上記のくさび状空間から転がり出ることになる。よって、クランプユニット１に対する軸部材１００の第１の方向への相対移動が許容される。また、第２のクランプ機構２２０では、第２のピストン２２５が圧力作用室２４０の圧力を受けて第２の方向に変位する。これにより、第２のピストン２２５が第２の外筒２２１を第２の方向へ押圧し、それに伴って第２の転動体２２３が第２の外筒２２１のテーパ面の径小部側から径大部側へ転動する。その結果、第２の転動体２２３が上記のくさび状空間から転がり出ることになる。よって、クランプユニット１に対する軸部材１００の第２の方向への相対移動が許容される。したがって、圧力作用室２４０の圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力より大きいときには、第１の方向と第２の方向との双方において、クランプユニット１に対する軸部材１００の相対移動が許容される。

【0044】

なお、クランプ機構２００は、第１の圧力作用室２４０Ａと第２の圧力作用室２４０Ｂとの双方を備えるものに限定されず、第１の圧力作用室２４０Ａのみを備えるようにしてもよい。

【0045】

（本実施形態の作用効果）
ここで、本実施形態の作用効果について、図１０から図１５に基づいて説明する。図１０は、クランプユニット１を単体で使用する方法を説明するための図である。図１１は、複数のクランプユニット１を連結して使用する方法の一例を説明するための第１の図である。図１２は、複数のクランプユニット１を連結して使用する方法の一例を説明するための第２の図である。図１３は、複数のクランプユニット１を連結して使用する方法の一例を説明するための第３の図である。図１４は、複数のクランプユニット１を連結して使用する場合のエアの流れを示す図である。図１５は、複数のクランプユニット１を用いてならい装置を構成する方法の一例を示す図である。

【0046】

先ず、クランプユニット１を単体で使用する場合には、図１０に示すように、第１の外側側面２２の第１の開口部７を封止部材７１により封止するとともに、第２の外側側面２３の第２の開口部９を封止部材９１により封止する。封止部材７１、９１としては、止めねじを用いることができる。その場合、第１の開口部７と第２の開口部９には、ねじ溝が形成されるようにすればよい。また、第３の外側側面２１の第３の開口部４には、エア配管の一端を接続する。エア配管の他端は、例えば、外部に設置されるエアポンプに接続される。

【0047】

図１０に示す状態において、エアポンプから第３の開口部４に対するエア供給が行われると、供給エアが第３の開口部４から第２の給排ポート４０を通って第１の圧力作用室２４０Ａに流入する。これにより、第１の圧力作用室２４０Ａの圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力より大きい圧力まで上昇する。第１の圧力作用室２４０Ａの圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力より大きくなると、第１のピストン２１５が第１の方向に変位するとともに、第２のピストン２２５が第２の方向に変位することで、前述の図９に示したように、第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がアンクランプ状態になる。

【0048】

第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がアンクランプ状態にあるときに、エアポンプから第３の開口部４に対するエア供給が停止されると、第１の圧力作用室２４０Ａ内のエアが第２の給排ポート４０を通って第３の開口部４から排出される。これにより、第１の圧力作用室２４０Ａの圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力以下に低下する。第１の圧力作用室２４０Ａの圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力以下になると、第１のコイルバネ２１４の付勢力によって第１の外筒２１１及び第１のピストン２１５が第２の方向へ変位するとともに、第２のコイルバネ２２４の付勢力によって第２の外筒２２１及び第２のピストン２２５が第１の方向へ変位する。これにより、第１の転動体２１３が第１の外筒２１１のテーパ面と軸部材１００の外周面との間のくさび状空間に転がり込むとともに、第２の転動体２２３が第２の外筒２２１のテーパ面と軸部材１００の外周面との間のくさび状空間に転がり込む。その結果、前述の図５に示したように、第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がクランプ状態となる。

【0049】

次に、複数のクランプユニット１を連結してクランプシステムを構成する例について、図１１から図１４に基づいて説明する。ここでは、３つのクランプユニット１を連結してクランプシステムを構成する例について説明を行う。また、３つのクランプユニット１については、連結する順に、第１のクランプユニット１Ａ、第２のクランプユニット１Ｂ、第３のクランプユニット１Ｃと称するものとする。

【0050】

第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃを連結する場合には、図１１に示すように、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃを一対のプレート５１０－５２０で挟持して締結ボルト２７０で締結する。このような連結を行うにあたり、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの凹部６Ａ－６Ｃの各々に、凹部６Ａ－６Ｃの内径と略同等の外径を有し、且つ凹部６Ａ－６Ｃの深さより若干大きい厚さを有するパッキン６０を嵌め込む。また、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の第３の開口部４には、図１３に示すように、封止部材４１を取り付ける。封止部材４１としては、止めねじを用いることができる。その場合、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の第３の開口部４には、ねじ溝が形成されるようにすればよい。

【0051】

第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々にパッキン６０及び封止部材４１を取り付けた後、第１のクランプユニット１Ａの第２の外側側面２３Ａと第２のクランプユニット１Ｂの第１の外側側面２２Ｂとが互いに接触し、且つ、第２のクランプユニット１Ｂの第２の外側側面２３Ｂと第３のクランプユニット１Ｃの第１の外側側面２２Ｃとが互いに接触するように、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃを配列する。第１のクランプユニット１Ａの第１の外側側面２２Ａには、プレート５１０を当接させる。プレート５１０には、１つの給排孔５１１と、４つの通し孔５１２とが形成される。給排孔５１１は、プレート５１０を貫通する孔であり、第１のクランプユニット１Ａの凹部６に対応する位置に設けられる。給排孔５１１は、外部のエアポンプからのエア配管を接続可能に構成される。プレート５１０の４つの通し孔５１２は、第１のクランプユニット１Ａの４つの通し孔５に対応する位置に設けられる。また、第３のクランプユニット１Ｃの第２の
外側側面２３Ｃには、プレート５２０を当接させる。プレート５２０の一方の面（第３のクランプユニット１Ｃの第２の外側側面２３Ｃと接触する面）には、円柱状の凹部５２１が設けられる。凹部５２１は、第３のクランプユニット１Ｃの第２の外側側面２３における一対の第２の開口部９に対応する位置に設けられる。凹部５２１には、凹部５２１の内径と略同等の外径を有し、且つ凹部５２１の深さより若干大きい厚さを有するパッキン６１が嵌め込まれる。また、プレート５２０には、４つの通し孔５２２が設けられる。４つの通し孔５２２は、第３のクランプユニット１Ｃの４つの通し孔５に対応する位置に設けられる。

【0052】

上記したように第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃとプレート５１０－５２０を並べた状態で、プレート５１０の通し孔５１２からプレート５２０の通し孔５まで、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの通し孔５を順次通すようにして、締結ボルト２７０を取り付ける。そして、締結ボルト２７０の先端にナットを取り付けて締め付ける。その際の締め付けトルクは、例えば、パッキン６０－６１が気密性を発揮することができるように決定されてもよい。

【0053】

第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃが連結された状態で、プレート５１０の給排孔５１１からエアを供給すると、図１４に示すように、供給エアが給排孔５１１から第１のクランプユニット１Ａの凹部６Ａへ流入する。凹部６Ａへ流入した供給エアは、パッキン６０の働きによって外部へ漏洩することなく、第１のクランプユニット１Ａの第１の開口部７から第１の給排ポート７０へ流入する。第１の給排ポート７０へ流入した供給エアの一部は、圧力作用室２４０へ流入し、残りの供給エアは、第２の開口部９から排出される。

【0054】

第１のクランプユニット１Ａの第２の開口部９から排出された供給エアは、第２のクランプユニット１Ｂの凹部６Ｂへ流入する。凹部６Ｂへ流入した供給エアは、パッキン６０の働きによって外部へ漏洩することなく、第２のクランプユニット１Ｂの第１の開口部７から第１の給排ポート７０へ流入する。第１の給排ポート７０へ流入した供給エアの一部は、圧力作用室２４０へ流入し、残りの供給エアは、第２の開口部９から排出される。

【0055】

第２のクランプユニット１Ｂの第２の開口部９から排出された供給エアは、第３のクランプユニット１Ｃの凹部６Ｃへ流入する。凹部６Ｃへ流入した供給エアは、パッキン６０の働きによって外部へ漏洩することなく、第３のクランプユニット１Ｃの第１の開口部７から第１の給排ポート７０へ流入する。第１の給排ポート７０へ流入した供給エアは、圧力作用室２４０へ流入する。その際、第１の給排ポート７０へ流入した供給エアの一部が、第２の開口部９からプレート５２０の凹部５２１へ流入することになるが、パッキン６１の働きによって凹部５２１が気密になっているため、凹部５２１へ流入した供給エアが外部へ漏洩することが抑制される。

【0056】

図１４に示すような供給エアの流れが形成されると、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の圧力作用室２４０の圧力を、第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力よりも大きくすることができる。それにより、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０を、前述の図９に示したように、クランプ状態からアンクランプ状態へ切り替えることができる。

【0057】

また、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０がアンクランプ状態にあるときに、エアポンプから給排孔５１１へのエア供給が停止されると、前述の図１４に示した流れとは逆向きの流れが形成されることで、第１から第３のクランプユニット１Ａ－１Ｃの各々の圧力作用室２４０内
の圧力が第１のコイルバネ２１４及び第２のコイルバネ２２４の付勢力以下に低下する。これにより、第１から第３のクランプユニット１Ｃの各々の第１のクランプ機構２１０及び第２のクランプ機構２２０が、前述の図５に示したようなクランプ状態に切り替わる。

【0058】

なお、図１１から図１４では、３つのクランプユニット１を連結する方法を例示したが、２つ又は４つ以上のクランプユニット１を連結する場合も、同様の方法により連結することができる。また、連結するクランプユニット１の数が多くなる場合には、プレート５２０の凹部５２１に給排孔を設け、プレート５１０の給排孔５１１１とプレート５２０の給排孔との双方からエアが供給されるようにしてもよい。

【0059】

以上述べた実施形態のクランプユニット１によれば、単体での使用と複数連結しての使用との双方に対応することが可能になる。また、複数連結して使用する場合においては、個々のクランプユニット１にエア配管を接続する必要がないため、周囲の部材と干渉し難くなる。その結果、複数連結して使用する場合における配置の自由度を高めることができる。例えば、図１５に示すように、単体のクランプユニット１と複数連結されたクランプユニット１とを組み合わせて、ならい装置を構成することも可能となる。その場合、クランプユニット１の長手方向における両端部が嵌合する孔を複数有する一対のプレート６１０－６２０を用いて、各クランプユニット１の位置決めを行うようにすれば、一方のプレート６１０を取り外すことで、クランプユニット１の配置換えを行うことが可能になる。さらに、本実施形態におけるクランプユニット１によれば、クランプユニット１同士を直に連結することができるため、ならい装置における軸部材１００同士の間隔を狭めることができる。その結果、複雑な形状を有するワークに対応可能なならい装置を構成することも可能になる。

【0060】

＜他の実施例＞
前述した実施形態では、第１のクランプ機構と第２のクランプ機構との双方を備えるクランプユニットを例示したが、第１のクランプ機構と第２のクランプ機構とのうちの何れか一方のみを備えるようにしてもよい。

【0061】

また、前述した実施形態では、第２の外側側面と第３の外側側面が互いに反対側に位置する外側側面となる例について説明したが、第２の外側側面と第３の外側側面とは、第１の外側側面を除く３つの外側側面のうち、互いに隣接する２つの外側側面でもよい。その場合、第２の給排ポートは、ケース内の適当な箇所で適宜屈曲するように形成されればよい。

【符号の説明】

【0062】

１・・・クランプユニット、２・・・ケース、３・・・案内装置、４・・・第３の開口部、６・・・凹部、７・・・第１の開口部、９・・・第２の開口部、２０・・・貫通孔、２１・・・第３の外側側面、２２・・・第１の外側側面、２３・・・第２の外側側面、４１・・・封止部材、６０・・・パッキン、７０・・・第１の給排ポート、７１・・・封止部材、１００・・・軸部材、２００・・・クランプ機構、２１０・・・第１のクランプ機構、２１１・・・第１の外筒、２１２・・・第１の内筒、２１３・・・第１の転動体、２１４・・・第１のコイルバネ、２１５・・・第１のピストン、２２０・・・第２のクランプ機構、２２１・・・第１の外筒、２２２・・・第２の内筒、２２３・・・第２の転動体、２２４・・・第２のコイルバネ、２２５・・・第２のピストン、２４０（２４０Ａ－２４０Ｂ）・・・圧力作用室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】