JP6585335B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クランプアームを揺動させる形式のクランプ装置に関する。

この種のクランプ装置には、従来では、特許文献１（日本国・実開昭５３−１４９２８５号公報）に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
ハウジング内にカム部材が進退可能に挿入される。前記カム部材の進退方向に直交する面内で前記ハウジングにクランプアームが揺動可能に支持される。そのクランプアームの入力ボルトと前記カム部材との間に伝動ロッドが設けられる。その伝動ロッドの外端に設けた平面部分と前記入力ボルトの内端に設けられた球面部分とが接当される。また、前記カム部材には、傾斜面からなる１つのカム面が形成されている。

実開昭５３−１４９２８５号公報（図１，図２）

上記の従来技術は次の問題がある。
前記の伝動ロッドの平面部分と入力ボルトの球面部分との接触面積が狭いので、その接触箇所は、面圧が高くなり、摩耗や破損等が発生しやすい。このため、クランプ装置は、耐久性が低くなり、寿命が短くなる。
また、前記クランプアームは、傾斜角度が小さい上記カム面により、アンクランプ位置からクランプ位置へ一定の低速度で揺動される。このため、クランプ装置は、進出ストロークが長くなり、外形寸法が大きくなっていた。
本発明の第１の目的は、クランプ装置の寿命を長くすることにある。
本発明の第２の目的は、クランプ装置を小形化することにある。

上記の第１の目的を達成するため、第１の発明は、例えば、図１Ａから図２Ｂ，図３，図４Ａと図４Ｂに示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング１内に挿入されたカム部材２６を駆動手段１１によって進退可能に構成すると共に、前記カム部材２６の進退方向を横切る面内で前記ハウジング１にクランプアーム３７を揺動可能に支持する。そのクランプアーム３７の入力用揺動部４０と前記カム部材２６との間に伝動機構４５を配置する。前記伝動機構４５は、前記の入力用揺動部４０に形成された収容孔４１と前記カム部材２６のカム面２７との間に装着される伝動部材４６を備える。前記伝動部材４６は、前記カム面２７に係合する第１伝動部分４７と、前記収容孔４１に嵌合されるように球状に形成された第２伝動部分４８とを備える。

上記第１の発明は、次の作用効果を奏する。
第１の発明のクランプ装置の伝動機構では、伝動部材の第２伝達部分に形成された球状部分とクランプアームの収容孔内とが広い面積で接触するので、その接触箇所の面圧を低くできる。このため、伝動機構の耐久性が高くなり、クランプ装置の寿命が長くなる。

上記第１の発明は、次の（１）から（５）の構成を加えることが好ましい。
（１） 例えば、図１Ａから図２Ｂ，図３に示すように、前記第１伝動部分４７が、前記カム面２７に係合する平面を有する。
この場合、前記カム面と前記伝動部材の平面とが広い面積で係合される。これにより、駆動手段による駆動力が、前記カム部材と前記伝動部材とを介してクランプアームに確実に伝達される。

（２） 例えば、図１Ｂと図２Ｂ，図４Ｂに示すように、前記クランプアーム３７をアンクランプ方向に付勢する復帰手段５３が設けられる。
この場合、駆動手段がカム部材を後退方向へ移動させると、復帰手段がクランプアームをアンクランプ方向へ確実に復帰揺動させる。

（３） 例えば、図１Ａから図２Ｂ，図３に示すように、前記カム部材２６を進退方向へ案内する案内機構３２が設けられる。
この場合、案内機構によってカム部材を進退方向へ精度よく案内できる。

（４） 例えば、図４Ａと図４Ｂに示すように、前記第１伝動部分４７および前記第２伝動部分４８が１つの球体によって構成され、前記カム面２７が、前記第１伝動部分４７を収容するように溝状に形成される。
この場合、前記球状の伝動部材が、溝状のカム面によって精度よく案内される。

（５） 例えば、図１Ａから図２Ｂ，図３，図４Ａと図４Ｂに示すように、前記カム面２７は、前記カム部材２６の後退方向へ順に第１カム面２８および第２カム面２９を備える。前記第１カム面２８及び前記第２カム面２９が、前記カム部材２６の進出方向に先細りするように形成される。前記第１カム面２８の先細りする割合が、前記第２カム面２９の先細りする割合よりも大きい。
この場合、クランプ駆動時には、クランプアームは、まず、第１カム面により、アンクランプ位置からクランプ直前のクランプ準備位置へ高速で揺動され、次いで、第２カム面により、クランプ準備位置からクランプ位置へ低速かつ強力に揺動される。これにより、クランプ装置は、カム部材の進出ストロークを短くでき、外形寸法を小さくできる。

また、上記の第２の目的を達成するための第２の発明は、例えば、図１Ａから図２Ｂ，図３，図４Ａと図４Ｂに示すように、クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング１内に挿入されたカム部材２６を駆動手段１１によって進退可能に構成すると共に、前記カム部材２６の進退方向を横切る面内で前記ハウジング１にクランプアーム３７を揺動可能に支持する。そのクランプアーム３７の入力用揺動部４０と前記カム部材２６との間に伝動機構４５を配置する。その伝動機構４５は、前記の入力用揺動部４０と前記カム部材２６のカム面２７との間に装着される伝動部材４６を備える。前記カム面２７は、前記カム部材２６の後退方向へ順に第１カム面２８および第２カム面２９を備える。前記第１カム面２８及び前記第２カム面２９が、前記カム部材２６の進出方向に先細りするように形成される。前記第１カム面２８の先細りする割合が、前記第２カム面２９の先細りする割合よりも大きい。
上記第２の発明は、次の作用効果を奏する。
クランプ駆動時には、クランプアームは、まず、第１カム面により、アンクランプ位置からクランプ直前のクランプ準備位置へ高速で揺動され、次いで、第２カム面により、クランプ準備位置からクランプ位置へ低速かつ強力に揺動される。これにより、クランプ装置は、カム部材の進出ストロークを短くでき、外形寸法を小さくできる。

上記第２の発明は、次の（１）から（２）の構成を加えることが好ましい。
（１） 例えば、図１Ａから図２Ｂに示すように、前記第１カム面２８および前記第２カム面２９が、それぞれ、前記伝動部材４６に係合する平面を有する。
この場合、駆動手段による駆動力が、第１カム面の平面および第２カム面の平面と伝動部材とを介してクランプアームに確実に伝達される。

（２） 例えば、図３に示すように、前記第１カム面２８が、前記カム部材２６の進出方向へ向かうにつれて先細りする割合が大きくなるように形成された曲面を有する。
この場合、前記第１カム面と前記第２カム面とを滑らかに接続可能になる。

図１Ａと図１Ｂは、本発明の第１実施形態を示している。図１Ａは、クランプ装置のアンクランプ状態を示す平面視の断面図である。図１Ｂは、上記クランプ装置の立面視の断面図である。 図２Ａと図２Ｂは、上記クランプ装置のクランプ状態を示し、それぞれ、図１Ａと図１Ｂに類似する図である。 図３は、本発明の第２実施形態を示し、図２Ａに類似する部分図である。 図４Ａと図４Ｂは、本発明の第３実施形態を示し、それぞれ、図２Ａと図２Ｂに類似する部分図である。

本発明の第１実施形態を、図１Ａから図２Ｂによって説明する。まず、図１Ａ及び図１Ｂに基づいてクランプ装置の構造を説明する。
クランプ装置のハウジング１が、２本の固定ボルト２によってテーブル等の支持台３に固定される。そのハウジング１は、その一端側１ａに第１ハウジング７を備え、他端側１ｂに第２ハウジング８を備える。以下、上記ハウジング１の一端側１ａと他端側１ｂとを、単に一端側と他端側という。その第１ハウジング７に設けた空気圧シリンダ（駆動手段）１１は、以下のように構成される。

前記の第１ハウジング７にシリンダ孔１２が形成され、そのシリンダ孔１２にピストン１３が封止部材１４を介して保密状に進退可能に挿入される。そのピストン１３から第２ハウジング８へ向けて突設されたピストンロッド１５が、封止部材１６を介して第１ハウジング７に挿入される。ピストン１３の一端側に形成されたロック室１８には、ロックポート１９が連通される。そのロック室１８には、ピストン１３を他端側へ付勢する保持バネ２０が装着される。また、前記ピストン１３の他端側に形成されたリリース室２１にはリリースポート２２が連通される。

上記のピストンロッド１５の先端部１５ａに連結されたカム部材２６が、第２ハウジング８に進退可能に挿入される。カム部材２６の左面に形成されたカム面２７が、カム部材２６の後退方向（一端側）へ順に第１カム面２８と第２カム面２９とを有する。第１カム面２８および第２カム面２９は、カム部材２６の進出方向（他端側）へ先細りするように平面に形成される。前記のカム部材２６と第２ハウジング８との間に案内機構３２が設けられる。その案内機構３２は、カム部材２６の右面に当該カム部材２６の進退方向へ延在するように形成された案内溝３３と、その案内溝３３に嵌合するように第２ハウジング８から突出するガイドピン３４とを備える。

図１Ｂで示すように、前記の第２ハウジング８の左下部に支持ピン３６が設けられ、その支持ピン３６にクランプアーム３７が左右方向へ揺動可能に支持される。なお、図１Ａに示すように、上記支持ピン３６は、前記２本の固定ボルト２によって抜け止めされている。クランプアーム３７の左上部には、金型（クランプ対象物）４を上方から押圧する出力用揺動部３９が形成される。また、クランプアーム３７の右上部には入力用揺動部４０が形成される。その入力用揺動部４０は収容孔４１を備え、その収容孔４１が、右方から左方へ順に形成された大径孔４２とテーパー孔４３と小径孔４４とによって構成される。入力用揺動部４０とカム面２７との間に設けられた伝動機構４５は、収容孔４１とカム面２７との間に装着される伝動部材４６を備える。その伝動部材４６は、第１伝動部分４７と第２伝動部分４８とを有する。その第１伝動部分４７は、カム面２７と係合する平面を有する。第２伝動部分４８は、前記の収容孔４１の大径孔４２及びテーパー孔４３に嵌合されるように球状に形成される。第２ハウジング８の右壁の下部に形成された第１凹部５１とクランプアーム３７の右下部に形成された第２凹部５２との間には、戻しバネ（復帰手段）５３がバネ受け５４ａ，５４ｂを介して装着される。

上記のクランプ装置は次のように作動する。
図１Ａ及び図１Ｂのアンクランプ状態では、ロック室１８の圧縮空気がロックポート１９を通って排出され、空圧源の圧縮空気がリリースポート２２を通ってリリース室２１に供給されており、ピストン１３が一端側へ後退されている。クランプアーム３７は、戻しバネ５３の付勢力によってアンクランプ位置に揺動されている。

図１Ａ及び図１Ｂのアンクランプ状態から図２Ａ及び図２Ｂのクランプ状態へロック駆動するときには、リリース室２１の圧縮空気を排出すると共に、ロック室１８に圧縮空気を供給する。すると、ピストン１３がカム部材２６を他端側へ進出させていき、まず、第１カム面２８が、伝動部材４６を介してクランプアーム３７を図１Ｂのアンクランプ位置からクランプ直前のクランプ準備位置（図示せず）へ反時計回り方向へ高速で揺動させる。次いで、第２カム面２９が、クランプアーム３７をクランプ準備位置から図２Ｂのクランプ位置へ低速かつ強力に揺動させる。これにより、そのクランプアーム３７の出力用揺動部３９が、金型４を上方からクランプする。そのクランプ状態は、前記の保持バネ２０の付勢力によって保持される。

また、図２Ａ及び図２Ｂのクランプ状態から図１Ａ及び図１Ｂのアンクランプ状態へリリース駆動するときには、前記のロック室１８から圧縮空気を排出すると共に、リリース室２１に圧縮空気を供給する。すると、ピストン１３がカム部材２６を一端側へ後退させていき、戻しバネ５３の付勢力が、クランプアーム３７を図２Ｂのクランプ位置から図１Ｂのアンクランプ位置へ時計回り方向へ揺動させる。その後、金型４は、図２Ｂの白抜き矢印方向へ搬出される。

図３と、図４Ａ及び図４Ｂとは、本発明の第２実施形態と第３実施形態とを示し、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材（または類似する部材）には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

図３に示す第２実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
前記の第１カム面２８が、他端側へ向かうにつれて先細りする割合が大きくなるように形成された曲面となっている。第１カム面２８と第２カム面２９との接続箇所は、段差や突起がない連続した面に形成されている。これにより、前記の伝動部材４６の第１伝動部分４７は、上記の接続箇所を円滑に摺動できる。

また、前記の収容孔４１が、クランプアーム３７の右面に球状に形成される。その収容孔４１には、第２伝動部分４８の球状部分が嵌合される。この場合、収容孔４１と第２伝動部分４８の球状部分とが面接触するので、その接触箇所の面圧を小さくできる。これにより、クランプ装置の寿命を長くできる。

図４Ａ及び図４Ｂに示す第３実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
前記の第１カム面２８及び第２カム面２９は、円弧状の断面を備え、溝状に形成される。これら第１カム面２８及び第２カム面２９には、球状に形成された伝動部材４６が転動可能に係合される。
この場合、伝動部材４６が溝状のカム面２７によって案内されるため、前述の図１Ａの案内機構３２を省略できる。これにより、クランプ装置を簡素に構成できる。
なお、上記第１カム面２８及び第２カム面２９の断面形状は、例示の円弧状に代えて、テーパー状であってもよい。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
駆動手段は、例示の複動式の空気圧シリンダ１１に代えて単動式のシリンダであってもよく、油圧シリンダや電動アクチュエータであってもよい。
また、復帰手段は、第２ハウジング８とクランプアーム３７との間に戻しバネ５３が設けられる構成に代えて、カム部材２６とクランプアーム３７との間にゴムやバネが設けられる構成であってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

１：ハウジング，１１：駆動手段（空気圧シリンダ），２６：カム部材，２７：カム面，２８：第１カム面，２９：第２カム面，３２：案内機構，３７：クランプアーム，４０：入力用揺動部，４１：収容孔，４５：伝動機構，４６：伝動部材，４７：第１伝動部分，４８：第２伝動部分，５３：復帰手段（戻しバネ）．

Claims (8)

1. ハウジング（１）内に挿入されたカム部材（２６）を駆動手段（１１）によって進退可能に構成すると共に、前記カム部材（２６）の進退方向を横切る面内で前記ハウジング（１）にクランプアーム（３７）を揺動可能に支持し、そのクランプアーム（３７）の入力用揺動部（４０）と前記カム部材（２６）との間に伝動機構（４５）を配置したクランプ装置であって、
   前記伝動機構（４５）は、前記入力用揺動部（４０）の、前記ハウジング（１）の内方側の側面に形成された収容孔（４１）と、前記カム部材（２６）のカム面（２７）との間に装着される伝動部材（４６）を備え、
   前記入力用揺動部（４０）は、前記進退方向において、その両側から前記ハウジング（１）で支持されており、
   前記伝動部材（４６）は、前記カム面（２７）に係合する第１伝動部分（４７）と、前記収容孔（４１）に嵌合されるように球状に形成された第２伝動部分（４８）とを備える、
   ことを特徴とするクランプ装置。
2. 請求項１のクランプ装置において、
   前記第１伝動部分（４７）が、前記カム面（２７）に係合する平面を有する、
   ことを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項１又は２のクランプ装置において、
   前記クランプアーム（３７）をアンクランプ方向に付勢する復帰手段（５３）が設けられる、
   ことを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項１から３のいずれかのクランプ装置において、
   前記カム部材（２６）を進退方向へ案内する案内機構（３２）が設けられる、
   ことを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項１のクランプ装置において、
   前記第１伝動部分（４７）および前記第２伝動部分（４８）が１つの球体によって構成され、
   前記カム面（２７）が、前記第１伝動部分（４７）を収容するように溝状に形成される、
   ことを特徴とするクランプ装置。
6. 請求項１から５のいずれかのクランプ装置において、
   前記カム面（２７）は、前記カム部材（２６）の後退方向へ順に第１カム面（２８）および第２カム面（２９）を備え、
   前記第１カム面（２８）及び前記第２カム面（２９）が、前記カム部材（２６）の進出方向に先細りするように形成され、
   前記第１カム面（２８）の先細りする割合が、前記第２カム面（２９）の先細りする割合よりも大きい、
   ことを特徴とするクランプ装置。
7. 請求項６のクランプ装置において、
   前記第１カム面（２８）および前記第２カム面（２９）が、それぞれ、前記伝動部材（４６）に係合する平面を有する、
   ことを特徴とするクランプ装置。
8. 請求項６のクランプ装置において、
   前記第１カム面（２８）が、前記カム部材（２６）の進出方向へ向かうにつれて先細りする割合が大きくなるように形成された曲面を有する、
   ことを特徴とするクランプ装置。

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