特開 2024-62652 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】P2024062652

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 304F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170637

(22)【出願日】2022-10-25

(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）】

3C016CA07

(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、または圧力流体を駆動に必要としてもその量が少なくてすむクランプ装置であって、クランプ対象物を精度良く位置決め固定し得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、主クランプ（１０１）および副クランプ（１０２）を備える。出力ロッド（４、３０）は、軸方向のうちの先端側方向へカムロッド（３７）を介して操作部材（７、３２）によって移動され、軸方向のうちの基端側方向へ付勢手段（９）によって移動される。主クランプ（１０１）は、第１出力ロッド（４）の軸心（Ｃ１）を基準にしてクランプ対象物（ＷＰ）を位置決めするように構成され、副クランプ（１０２）は、直線（ＣＬ）に交差する方向においてクランプ対象物（ＷＰ）を位置決めするように構成される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の間隔をあけて基台（ＣＰ）に固定される主クランプ（１０１）および副クランプ（１０２）であって、クランプ対象物（ＷＰ）を取り外し可能に固定する主クランプ（１０１）および副クランプ（１０２）を備え、
前記主クランプ（１０１）および前記副クランプ（１０２）は、それぞれ、
前記基台（ＣＰ）に固定されるハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）に当該ハウジング（１）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、３０）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、３０）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、３０）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、３２）であって、前記出力ロッド（４、３０）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、３２）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、３０）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、
を有し、
前記主クランプ（１０１）は、前記主クランプ（１０１）を構成する前記出力ロッドとしての第１出力ロッド（４）の軸心（Ｃ１）を基準にして前記クランプ対象物（ＷＰ）を位置決めするように構成されており、
前記副クランプ（１０２）は、前記軸心（Ｃ１）から前記副クランプ（１０２）を構成する前記出力ロッドとしての第２出力ロッド（３０）の軸心（Ｃ２）へ延ばした仮想の直線（ＣＬ）に交差する方向において前記クランプ対象物（ＷＰ）を位置決めするように構成されており、
前記基台（ＣＰ）との間に所定の間隔をあけて配置されるカムロッド（３７）には、前記主クランプ（１０１）を構成する前記操作部材としての第１操作部材（７）が嵌り込む第１カム溝（３８）、および前記副クランプ（１０２）を構成する前記操作部材としての第２操作部材（３２）が嵌り込む第２カム溝（３９）が外周面に形成されており、
前記第１カム溝（３８）は、前記第１操作部材（７）を前記先端側方向へ押すための第１カム面（３８ａ）を有し、
前記第２カム溝（３９）は、前記第２操作部材（３２）を前記先端側方向へ押すための第２カム面（３９ａ）を有し、
前記第２操作部材（３２）が前記第２カム溝（３９）に嵌り込むのに先行して、前記第１操作部材（７）が前記第１カム溝（３８）に嵌り込むことで、前記副クランプ（１０２）による前記クランプ対象物（ＷＰ）のロックに先行して、前記主クランプ（１０１）による前記クランプ対象物（ＷＰ）のロックが行われる、
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、
前記主クランプ（１０１）および前記副クランプ（１０２）は、それぞれ、
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）に外嵌される環状のコレット（１７、３３）であって、弾性的に縮径されるコレット（１７、３３）と、
を有し、
前記主クランプ（１０１）を構成する前記コレットとしての第１コレット（１７）の外周面（１７ａ）は、平面視において円形もしくは多角形の先細りの外周面、または周方向において相互に等しい間隔で少なくとも３つの凸部（４５）を側面に有する先細りの外周面とされ、
前記副クランプ（１０２）を構成する前記コレットとしての第２コレット（３３）の外周面（３３ａ）は、前記直線（ＣＬ）に交差する方向の側面に凸部（３６）を有する先細りの外周面とされている、
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、
前記第１出力ロッド（４）の基端側端面および前記第２出力ロッド（３０）の基端側端面に、それぞれ、第１凹部（６）および第２凹部（３１）が形成されており、
前記第１凹部（６）に前記第１操作部材（７）が回転可能な状態で収容されているとともに、前記第２凹部（３１）に前記第２操作部材（３２）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4】

請求項１または２のクランプ装置において、
前記カムロッド（３７）は、前記基台（ＣＰ）に沿って移動可能とされている、
クランプ装置。

【請求項5】

請求項１または２のクランプ装置において、
前記第１操作部材（７）および前記第２操作部材（３２）は、球体、またはローラである、
クランプ装置。

【請求項6】

請求項３のクランプ装置において、
前記第１凹部（６）および前記第２凹部（３１）の底中央部に、それぞれ、第１穴（２７）および第２穴（３４）が設けられており、
第１穴（２７）および第２穴（３４）のそれぞれに収容される第１磁石（２８）および第２磁石（３５）をさらに備え、
前記第１出力ロッド（４）、前記第２出力ロッド（３０）、前記第１操作部材（７）、および前記第２操作部材（３２）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１または２のクランプ装置において、
前記付勢手段（９）はバネ（９）である、
クランプ装置。

【請求項8】

請求項１または２のクランプ装置において、
前記主クランプ（１０１）および前記副クランプ（１０２）は、それぞれ、
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、３０）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前記クランプ対象物（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、
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、またはテーブル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（クランプ）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（クランプ）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】

また、機械部品の加工精度などを高める場合、クランプ装置を構成するクランプが１つだけであると、ワークパレットなどのクランプ対象物をクランプ装置によって正確に位置決め固定することが難しいことがある。

【0007】

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、または圧力流体を駆動に必要としてもその量が少なくてすむクランプ装置であって、クランプ対象物を精度良く位置決め固定し得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】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明に係るクランプ装置は、例えば、図１から図１５に示すように、次のように構成される。

【0009】

（１）本願で開示するクランプ装置は、所定の間隔をあけて基台ＣＰに固定される主クランプ１０１および副クランプ１０２であって、クランプ対象物（ＷＰ）を取り外し可能に固定する主クランプ１０１および副クランプ１０２を備える。前記主クランプ１０１および前記副クランプ１０２は、それぞれ、前記基台ＣＰに固定されるハウジング１と、前記ハウジング１に当該ハウジング１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、３０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、３０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、３０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、３２であって、前記出力ロッド４、３０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、３２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、３０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、を有する。前記主クランプ１０１は、前記主クランプ１０１を構成する前記出力ロッドとしての第１出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にして前記クランプ対象物ＷＰを位置決めするように構成されている。前記副クランプ１０２は、前記軸心Ｃ１から前記副クランプ１０２を構成する前記出力ロッドとしての第２出力ロッド３０の軸心Ｃ２へ延ばした仮想の直線ＣＬに交差する方向において前記クランプ対象物ＷＰを位置決めするように構成されている。前記基台ＣＰとの間に所定の間隔をあけて配置されるカムロッド３７には、前記主クランプ１０１を構成する前記操作部材としての第１操作部材７が嵌り込む第１カム溝３８、および前記副クランプ１０２を構成する前記操作部材としての第２操作部材３２が嵌り込む第２カム溝３９が外周面に形成されている。前記第１カム溝３８は、前記第１操作部材７を前記先端側方向へ押すための第１カム面３８ａを有し、前記第２カム溝３９は、前記第２操作部材３２を前記先端側方向へ押すための第２カム面３９ａを有する。前記第２操作部材３２が前記第２カム溝３９に嵌り込むのに先行して、前記第１操作部材７が前記第１カム溝３８に嵌り込むことで、前記副クランプ１０２による前記クランプ対象物ＷＰのロックに先行して、前記主クランプ１０１による前記クランプ対象物ＷＰのロックが行われる。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。

【0010】

なお、前記第２操作部材３２が前記第２カム面３９ａによって前記先端側方向へ移動されるのに先行して、前記第１操作部材７が前記第１カム面３８ａによって前記先端側方向へ移動されることで、前記副クランプ１０２による前記クランプ対象物ＷＰのロックに先行して、前記主クランプ１０１による前記クランプ対象物ＷＰのロックが行われるようにされてもよい。

【0011】

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、上記のカムロッドが手動もしくは外力によって動かされることで、または、基台が手動もしくは外力によって動かされることで、軸方向のうちの先端側方向へ操作部材を介して出力ロッドを駆動できる。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、または圧力流体を駆動に必要としてもその量が少なくてすむ。

【0012】

また、第１出力ロッドの軸心から第２出力ロッドの軸心へ延ばした仮想の直線に交差する方向においてクランプ対象物を位置決めするように構成された副クランプによるクランプ対象物のロックに先行して、第１出力ロッドの軸心を基準にしてクランプ対象物を位置決めするように構成された主クランプによるクランプ対象物のロックが行われることで、クランプ対象物を精度良く位置決め固定し得る。

【0013】

（２）（１）のクランプ装置において、前記主クランプ１０１および前記副クランプ１０２は、それぞれ、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に外嵌される環状のコレット１７、３３であって、弾性的に縮径されるコレット１７、３３と、を有してもよい。前記主クランプ１０１を構成する前記コレットとしての第１コレット１７の外周面１７ａは、平面視において円形もしくは多角形の先細りの外周面、または周方向において相互に等しい間隔で少なくとも３つの凸部４５を側面に有する先細りの外周面とされ、前記副クランプ１０２を構成する前記コレットとしての第２コレット３３の外周面３３ａは、前記直線ＣＬに交差する方向の側面に凸部３６を有する先細りの外周面とされてもよい。

【0014】

この構成によると、クランプ対象物を精度良く位置決め固定し得る。

【0015】

（３）（１）または（２）のクランプ装置において、前記第１出力ロッド４の基端側端面および前記第２出力ロッド３０の基端側端面に、それぞれ、第１凹部６および第２凹部３１が形成されており、前記第１凹部６に前記第１操作部材７が回転可能な状態で収容されているとともに、前記第２凹部３１に前記第２操作部材３２が回転可能な状態で収容されていてもよい。

【0016】

この構成によると、各出力ロッドの基端側端面における各操作部材の配置が容易となる。

【0017】

（４）（１）から（３）のいずれかのクランプ装置において、前記カムロッド３７は、前記基台ＣＰに沿って移動可能とされてもよい。

【0018】

この構成によると、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としない、または圧力流体を駆動に必要としてもその量が少なくてすむクランプ装置によって、クランプ対象物を容易に精度良く位置決め固定し得る。

【0019】

（５）（１）から（４）のいずれかのクランプ装置において、前記第１操作部材７および前記第２操作部材３２は、球体、またはローラであるとよい。

【0020】

この構成によると、軸方向のうちの先端側方向へ各出力ロッドをスムーズに移動させることができる。

【0021】

（６）（３）のクランプ装置において、前記第１凹部６および前記第２凹部３１の底中央部に、それぞれ、第１穴２７および第２穴３４が設けられており、クランプ装置は、第１穴２７および第２穴３４のそれぞれに収容される第１磁石２８および第２磁石３５をさらに備えてもよい。この場合、前記第１出力ロッド４、前記第２出力ロッド３０、前記第１操作部材７、および前記第２操作部材３２は、磁石に引き付けられる磁性体材料で形成される。

【0022】

この構成によると、磁石によって、重力により各操作部材が落下することを防止できる。

【0023】

（７）（１）から（６）のいずれかのクランプ装置において、前記付勢手段９はバネ９とされてもよい。

【0024】

この構成によると、圧縮エアなどの圧力流体を駆動に必要としないクランプ装置とすることができる。

【0025】

（８）（１）から（７）のいずれかのクランプ装置において、前記主クランプ１０１および前記副クランプ１０２は、それぞれ、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、３０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前記クランプ対象物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、を有してもよい。

【0026】

この構成によると、クランプ対象物を強固に精度良く位置決め固定し得る。

【発明の効果】

【0027】

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、または圧力流体を駆動に必要としてもその量が少なくてすむクランプ装置であって、クランプ対象物を精度良く位置決め固定し得るクランプ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態における側面視の一部断面図である。

【図2】図２は、図１のＹ－Ｙ矢視図である。

【図3】図３は、図１のＸ－Ｘ矢視図である。

【図4】図４は、図１のＡ部拡大図である。

【図5】図５は、図２のＣ部拡大図である。

【図6】図６は、図１に示す主クランプの斜視図である。

【図7】図７は、図１のＢ部拡大図である。

【図8】図８は、図２のＤ部拡大図である。

【図9】図９は、図１に示す副クランプの斜視図である。

【図10】図１０は、図１に示すクランプ装置がリリース状態からロック状態へ切換わるときの第１段階を示す、クランプ装置の側面視の一部断面図である。

【図11】図１１は、図１に示すクランプ装置がリリース状態からロック状態へ切換わるときの第２段階を示す、クランプ装置の側面視の一部断面図である。

【図12】図１２は、図１に示すクランプ装置のロック状態における側面視の一部断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第２実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態における側面視の一部断面図である。

【図14】図１４は、図１３のＸ－Ｘ矢視図である。

【図15】図１５は、第１コレットの変形例を示す、図５に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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。

【0030】

図１から図１２に示す本発明の第１実施形態において、クランプパレットＣＰは複数の脚部材５０で下から支持されて固定されている。図１から図１２に基づいて、第１実施形態のクランプ装置の構成を説明する。

【0031】

クランプ装置は、主クランプ１０１および副クランプ１０２を備える。主クランプ１０１および副クランプ１０２は、所定の間隔をあけてクランプパレットＣＰに固定される。主クランプ１０１および副クランプ１０２は、いずれも、ワークパレットＷＰを取り外し可能に固定するためのものである。

【0032】

主クランプ１０１の構成と副クランプ１０２の構成とは、ほぼ同じである。主クランプ１０１の構成をまず説明する。

【0033】

図４、図５などに示すように、クランプパレットＣＰに主クランプ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（第１出力ロッド）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。ハウジング１の軸方向と出力ロッド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。

【0034】

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。

【0035】

下ロッド部分４ｂの基端側端面に形成された凹部６（第１凹部）に、操作部材（第１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（副クランプ１０２についても同様）。

【0036】

また、凹部６は形成されなくてもよい（副クランプ１０２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。

【0037】

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２７（第１穴）が設けられ、この穴２７の底に磁石２８（第１磁石）が収容される。磁石２８の下に隙間埋め部材としてプラグ２９が捩じ込まれることで磁石２８は穴２７に固定される。出力ロッド４、プラグ２９、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る。この構成により、重力によりボール７が落下することを磁石２８によって防止できる。

【0038】

上記凹部６が形成された下ロッド部分４ｂの基端部は、フランジ部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のうちのフランジ部８よりも上側の空間に、フランジ部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。フランジ部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。

【0039】

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（副クランプ１０２についても同様）。

【0040】

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１（拡大図は図４）に示す位置と径方向の外方の図１２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。

【0041】

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。

【0042】

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（第１コレット）が外嵌される。コレット１７は上すぼまりの（先細りの）外周面１７ａ（テーパ外周面）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。

【0043】

コレット１７が備える前記外周面１７ａは、平面視において円形の先細りの外周面である。なお、外周面１７ａは、平面視において多角形の先細りの外周面とされてもよい。主クランプ１０１は、コレット１７の形状を上記のようにすることで、出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にしてワークパレットＷＰを位置決めするように構成されている。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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（後述する副クランプ１０２に対応する装着孔２４（係止部２５およびテーパ内周面２６）についても同様）。

【0047】

図７、図８などを参照しつつ、副クランプ１０２の構成を説明する。前記のとおり、主クランプ１０１の構成と副クランプ１０２の構成とは、ほぼ同じである。そのため、副クランプ１０２の構成の説明においては、副クランプ１０２と主クランプ１０１との相違点について説明する。副クランプ１０２を構成する各部材について、特に説明なき部材は、主クランプ１０１の構成についての前記説明を参照されたい。

【0048】

副クランプ１０２を構成する各部材について、主クランプ１０１を構成する各部材と同様の部材については、原則、同じ符号を付している。なお、副クランプ１０２を構成する各部材について、主クランプ１０１を構成する各部材と同様の部材であっても、単に両者を区別するために異なる符号を付している部材もある。

【0049】

副クランプ１０２を構成する、出力ロッド３０（第２出力ロッド）、凹部３１（第２凹部）、操作部材（第２操作部材）としてのボール３２、穴３４（第２穴）、および磁石３５（第２磁石）は、主クランプ１０１を構成する、出力ロッド４（第１出力ロッド）、凹部６（第１凹部）、操作部材（第１操作部材）としてのボール７、穴２７（第１穴）、および磁石２８（第１磁石）に相当する。副クランプ１０２を構成する上記各部材に、主クランプ１０１において対応する各部材の符号と異なる符号を付しているが、副クランプ１０２を構成する上記各部材は、主クランプ１０１において対応する各部材と同様の部材である。

【0050】

なお、副クランプ１０２の出力ロッド３０における上ロッド部分３０ａおよび下ロッド部分３０ｂは、それぞれ、主クランプ１０１の出力ロッド４における上ロッド部分４ａおよび下ロッド部分４ｂに相当する。

【0051】

副クランプ１０２を構成するコレット３３（第２コレット）は、上下方向へ延びる１つのスリット３３ｂによって弾性的に縮径されるようになっているなどの点で、主クランプ１０１を構成するコレット１７（第１コレット）と同じである。一方、コレット３３は、下記の点で、コレット１７と相違する。

【0052】

主クランプ１０１の出力ロッド４の軸心Ｃ１から出力ロッド３０の軸心Ｃ２へ延ばした仮想の直線を直線ＣＬとする。図８などに示すように、コレット３３が備える外周面３３ａは、この直線ＣＬに交差する方向の側面に凸部３６を有する先細りの外周面とされる。本実施形態では、外周面３３ａは、直線ＣＬに直交する方向の両側面に凸部３６を有する先細りの外周面とされている。副クランプ１０２は、コレット３３の形状を上記のようにすることで、直線ＣＬに交差する方向においてワークパレットＷＰを位置決めするように構成されている。

【0053】

主クランプ１０１の場合と同様、ワークパレットＷＰの下面に、副クランプ１０２に対応する凹部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。装着孔２４の構成は、主クランプ１０１に対応する装着孔２４の構成と同様である。

【0054】

次に、図１などに基づいてカムロッド３７について説明する。

【0055】

カムロッド３７は、クランプパレットＣＰとの間に所定の間隔をあけて、クランプパレットＣＰの下方に配置される。カムロッド３７は、直動ガイド５１によって下から支持される。直動ガイド５１を構成するレール５２はテーブルＴに固定され、直動ガイド５１を構成する可動部材５３の上面にカムロッド３７が固定される。カムロッド３７は、上記構成により、クランプパレットＣＰに沿って移動可能とされている。

【0056】

カムロッド３７は、ロッド本体部４４と、ロッド本体部４４の軸方向端部に設けられたグリップ部４３とを備え、オペレータは、例えばグリップ部４３を掴んでカムロッド３７を移動させる。

【0057】

ロッド本体部４４の外周面に、主クランプ１０１のボール７が嵌り込む第１カム溝３８、および副クランプ１０２のボール３２が嵌り込む第２カム溝３９が形成される。第１カム溝３８は、ボール７を先端側方向へ押すための第１カム面３８ａを有する。第２カム溝３９は、ボール３２を先端側方向へ押すための第２カム面３９ａを有する。第１カム面３８ａおよび第２カム面３９ａは、ロッド本体部４４（カムロッド３７）の軸方向に対して同じ方向に傾斜する面である。

【0058】

第１カム溝３８と第２カム溝３９とはロッド本体部４４の軸方向において所定の距離、離される。ボール３２が第２カム溝３９に嵌り込むのに先行して、ボール７が第１カム溝３８に嵌り込むように、第１カム溝３８と第２カム溝３９との間の距離が決められる。

【0059】

クランプパレットＣＰの下面にストッパ４０が固定される。ストッパ４０の先端部が入り込む溝４１がロッド本体部４４の外周面に形成される。溝４１には、ストッパ４０を構成するボール４２が嵌り込む２つの窪み４１ａ、４１ｂが形成されている。窪み４１ａは、クランプ装置がリリース状態のときにボール４２が嵌り込む窪みであり、窪み４１ｂは、クランプ装置がロック状態のときにボール４２が嵌り込む窪みである。

【0060】

上記ストッパ４０および溝４１が設けられることで、カムロッド３７を必要以上に動かしてしまうこと、およびカムロッド３７がレール５２から抜けてしまうことを防止できる。

【0061】

上記構成のクランプ装置は次のように動作する。

【0062】

図１に示すリリース状態では、ロッド本体部４４の外周面（カム溝３８、３９、および溝４１が形成されていない部分）によって、ボール７およびボール３２が上方へ押され、ボール７およびボール３２は図１２に示すロック状態のときよりも各ハウジング１の筒孔５内に押し込まれている。これにより、各バネ９の付勢力に抗してボール７およびボール３２が、それぞれ、出力ロッド４および出力ロッド３０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および出力ロッド３０が上昇しているので、各プラグ部３のボール１４が各退避溝１６内の退避位置に移動可能となっている。図１に示すリリース状態のクランプ装置の上方にワークパレットＷＰが搬入される。

【0063】

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、各リング部材２２の装着孔２４に各プラグ部３が挿入された状態とする。このとき、各装着孔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の外周面１７ａ（副クランプ１０２では、拡径状態のコレット３３の外周面３３ａ）に当たり、各ハウジング１の上面１ａ（着座面）と各リング部材２２の下面との間に少しの隙間が形成された状態にある。

【0064】

その後、カムロッド３７を直動ガイド５１の可動部材５３を介してレール５２の上を移動させることで、第１カム溝３８にボール７を嵌り込ませるとともに、第２カム溝３９にボール３２を嵌り込ませる。図１において、図中右方向にカムロッド３７を移動させる。

【0065】

カムロッド３７を移動させていくと、図１０に示すように、まず、主クランプ１０１のボール７が、バネ９で押されて第１カム溝３８の第１カム面３８ａを下っていく。カムロッド３７をさらに移動させていくと、図１１に示すように、副クランプ１０２のボール３２が、バネ９で押されて第２カム溝３９の第２カム面３９ａを下っていく。このように、ボール７の下降開始は、ボール３２の下降開始よりもタイミングが早く、副クランプ１０２のボール３２よりも先に主クランプ１０１のボール７が下降する。

【0066】

そのため、主クランプ１０１は、副クランプ１０２に先行して次のように動作する。

【0067】

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。すなわち、主クランプ１０１はワークパレットＷＰを引き込んでいく。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に強く受け止められ、主クランプ１０１は、図１に示すリリース状態から図１２に示すロック状態へ切換えられる。

【0068】

このとき、コレット１７が備える外周面１７ａが、平面視において円形の先細りの外周面であるため、主クランプ１０１は、出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にしてワークパレットＷＰを位置決め固定する。

【0069】

一方、副クランプ１０２は、主クランプ１０１に遅れて次のように動作する。

【0070】

バネ９が出力ロッド３０を下方（基端側方向）へ押し、出力ロッド３０は下降する。出力ロッド３０が下降すると、出力ロッド３０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３０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。すなわち、副クランプ１０２はワークパレットＷＰを引き込んでいく。これにより、コレット３３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に強く受け止められ、副クランプ１０２は、図１に示すリリース状態から図１２に示すロック状態へ切換えられる。

【0071】

このとき、コレット３３が備える外周面３３ａが、直線ＣＬに交差する方向の側面に凸部３６を有するため、副クランプ１０２は、直線ＣＬに交差する方向においてワークパレットＷＰを位置決め固定する。副クランプ１０２部分において、直線ＣＬの方向には、ワークパレットＷＰは強く拘束されず、微小量移動可能である。そのため、先行の主クランプ１０１による、出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にしたワークパレットＷＰの位置決め固定を維持しつつ、副クランプ１０２によって、直線ＣＬに交差する方向においてワークパレットＷＰを位置決め固定できる。すなわち、副クランプ１０２によるワークパレットＷＰのロックに先行して、主クランプ１０１によるワークパレットＷＰのロックが行われることで、ワークパレットＷＰを出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にして精度良く位置決め固定できる。

【0072】

なお、図１２に示すロック状態において、ボール７と第１カム溝３８との間、およびボール３２と第２カム溝３９との間に隙間があるが、このような状態も、第１カム溝３８にボール７が嵌り込んだ状態、第２カム溝３９にボール３２が嵌り込んだ状態である。上記隙間があっても、重力によりボール７、３２が落下することを磁石２８、３５によって防止できる。

【0073】

クランプ装置を図１２に示すロック状態から図１に示すリリース状態へ切換えるときは、図中左方向にカムロッド３７を移動させる。

【0074】

カムロッド３７を移動させていくと、図１１に示すように、まず、副クランプ１０２のボール３２が第２カム面３９ａで押され、ボール３２は第２カム面３９ａに沿って移動してカムロッド３７のロッド本体部４４の外周面（カム溝３８、３９、および溝４１が形成されていない部分）に乗り上がっていく。また、カムロッド３７を移動させていくと、主クランプ１０１のボール７が、ボール３２に遅れて、第１カム面３８ａで押され、ボール７は第１カム面３８ａに沿って移動してカムロッド３７のロッド本体部４４の外周面（カム溝３８、３９、および溝４１が形成されていない部分）に乗り上がっていく。

【0075】

ここで、主クランプ１０１および副クランプ１０２は次のように動作する。

【0076】

各バネ９の付勢力に抗してボール７よびボール３２が、それぞれ、出力ロッド４および出力ロッド３０を上方（先端側方向）へ押して、出力ロッド４および出力ロッド３０は上昇する。出力ロッド４および出力ロッド３０が上昇すると、出力ロッド４および出力ロッド３０に形成されている各退避溝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、３０の径方向の内方）へ移動可能となる。その結果、図１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、３２は回転するので、カム面３８ａ、３９ａでボール７、３２が押されたとき、カム面３８ａ、３９ａからの横方向の力をボール７、３２で一部逃がすことができ、筒孔５の内周面と出力ロッドのフランジ部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、３０を先端側方向へスムーズに移動させることができる。

【0077】

クランプ装置（主クランプ１０１および副クランプ１０２）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、カムロッド３７が手動もしくは外力によって動かされることで、軸方向のうちの先端側方向へボール７、３２を介して出力ロッド４、３０を駆動できる。軸方向のうちのもう一方の方向である基端側方向へは、各バネ９によって出力ロッド４、３０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。

【0078】

図１３および図１４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では、クランプパレットＣＰが移動可能とされ、カムロッド３７が固定されている。第２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。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。

【0079】

クランプパレットＣＰは、直動ガイド５１によって下から支持される。直動ガイド５１を構成するレール５２はテーブルＴに固定され、直動ガイド５１を構成する可動部材５３の上面にクランプパレットＣＰが固定される。クランプパレットＣＰは、上記構成により、テーブルＴの上を移動可能（搬送可能）とされている。

【0080】

カムロッド３７は、テーブルＴに固定され移動しないため、第１実施形態におけるグリップ部４３を有さない。

【0081】

第１実施形態のクランプ装置では、カムロッド３７を移動させることで、クランプ装置（主クランプ１０１および副クランプ１０２）をロック状態としたりリリース状態としたりしたが、第２実施形態のクランプ装置では、クランプパレットＣＰを移動させることで、クランプ装置（主クランプ１０１および副クランプ１０２）をロック状態としたりリリース状態としたりする。

【0082】

カムロッド３７が移動するのか、クランプパレットＣＰが移動するのか、の相違を除いて、第２実施形態のクランプ装置（主クランプ１０１および副クランプ１０２）の動作は、第１実施形態と同じである。なお、クランプパレットＣＰは、手動または外力によって動かされる。クランプパレットＣＰが手動または外力によって動かされることで、ボール７を介して主クランプ１０１の出力ロッド４は駆動され、ボール３２を介して副クランプ１０２の出力ロッド３０は駆動される。

【0083】

図１５は、コレット１７（第１コレット）の変形例を示す。コレット１７が備える外周面１７ａは、周方向において相互に等しい間隔で配置された３つの凸部４５を有する先細りの外周面とされる。本実施形態では、コレット１７の形状を上記のようにすることで、出力ロッド４の軸心Ｃ１を基準にしてワークパレットＷＰを位置決めするように構成されている。なお、凸部４５は３つに限定されない。４つ以上の凸部４５が外周面１７ａの周方向において外周面１７ａ（側面）に相互に等しい間隔で配置されてもよい。

【0084】

第１実施形態や第２実施形態のクランプ装置では、主クランプ１０１および副クランプ１０２の各筒孔５の内部（筒孔５のうちのフランジ部８よりも上側の空間）にバネ９を配置し、バネ９が出力ロッド４、３０を基端側方向へ押して移動させるようにしている。これに代えて、各筒孔５のうちのフランジ部８よりも上側の空間を圧ガス室とし、当該圧ガス室のガス圧で、出力ロッド４、３０を基端側方向へ押して移動させるようにしてもよい。圧ガス室とは、内部に圧力ガスが充填された室のことである。圧ガス室は、室外部へ圧力ガスが漏れ出ないように室外部に対して封止される。各圧ガス室に充填された圧力ガスが、出力ロッド４、３０を基端側方向へ押して移動させる、バネ９に代わる付勢手段となる。圧力ガスは、圧縮空気、圧縮窒素ガスなどである。

【0085】

各圧ガス室は、上記のとおり、室外部へ圧力ガスが漏れ出ないように封止されるが、充填された圧力ガスによって出力ロッド４、３０を駆動すると、少量ではあるが、圧ガス室から圧力ガスが漏れ出てしまうことがある。そのため、出力ロッド４、３０を動かすのに必要な圧ガス室のガス圧を維持するために、圧ガス室から漏れ出た量の圧縮空気のみが圧ガス室に充填されるように主クランプ１０１および副クランプ１０２が構成されるとよい。

【0086】

圧ガス室には、当該圧ガス室から漏れ出た量の圧力ガスが供給されることとなるが、圧力ガスの使用量は極めて少ない。よって、空気圧縮機などの圧力ガス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。

【0087】

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。

【0088】

例えば、上記の実施形態は次のように変更可能である。

【0089】

第１実施形態や第２実施形態のクランプ装置では、ボール３２が第２カム溝３９に嵌り込むのに先行して、ボール７が第１カム溝３８に嵌り込むことで、副クランプ１０２によるワークパレットＷＰのロックに先行して、主クランプ１０１によるワークパレットＷＰのロックが行われる。これに代えて、ボール３２が第２カム面３９ａによって副クランプ１０２の筒孔５内へ押し込まれる（先端側方向へ移動される）のに先行して、ボール７が第１カム面３８ａによって主クランプ１０１の筒孔５内へ押し込まれる（先端側方向へ移動される）ことで、副クランプ１０２によるワークパレットＷＰのロックに先行して、主クランプ１０１によるワークパレットＷＰのロックが行われるようにしてもよい。

【0090】

この場合、主クランプ１０１および副クランプ１０２は、出力ロッド４、３０が先端側方向へ移動することでワークパレットＷＰをロックし、出力ロッド４、３０が基端側方向へ移動することでワークパレットＷＰをリリースするように構成される。

【0091】

直線ＣＬに交差する方向においてワークパレットＷＰを位置決めする副クランプ１０２の構成として、上記実施形態では、コレット３３の外周面（側面）に凸部３６を設けた。これに代えて、コレット３３の外周面に係合する、クランプ対象物（ワークパレットＷＰ）側の装着孔２４に形成されるテーパ内周面２６に凸部３６に相当する凸部が設けられてもよい。

【0092】

磁石２８、３５などのボール７、３２落下防止手段は省略されてもよい。図１２に示すロック状態において、ボール７と第１カム溝３８との間、およびボール３２と第２カム溝３９との間の隙間が微小であれば、ボール７、３２が落下する（外れる）ことはない。

【0093】

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。

【0094】

クランプ装置は、テーブル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】

【0095】

１：ハウジング、３：プラグ部、４：第１出力ロッド（出力ロッド）、５：筒孔、６：凹部（第１凹部）、７：ボール（第１操作部材）、９：バネ（付勢手段）、１３：貫通孔、１４：ボール（係合部材）、１７：コレット（第１コレット）、１７ａ：外周面、２４：装着孔、２５：係止部、２７：穴（第１穴）、２８：磁石（第１磁石）、３０：第２出力ロッド（出力ロッド）、３１：凹部（第２凹部）、３２：ボール（第２操作部材）、３３：コレット（第２コレット）、３３ａ：外周面、３４：穴（第２穴）、３５：磁石（第２磁石）、３６：凸部、３７：カムロッド、３８：第１カム溝、３８ａ：第１カム面、３９：第２カム溝、３９ａ：第２カム面、４５：凸部、１０１：主クランプ、１０２：副クランプ、ＣＰ：クランプパレット（基台）、ＷＰ：ワークパレット（クランプ対象物）、Ｃ１：軸心、Ｃ２：軸心、ＣＬ：仮想の直線

【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】