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JP2019025624A - リンク式クランプ装置 - Google Patents

リンク式クランプ装置 Download PDF

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JP2019025624A
JP2019025624A JP2017150203A JP2017150203A JP2019025624A JP 2019025624 A JP2019025624 A JP 2019025624A JP 2017150203 A JP2017150203 A JP 2017150203A JP 2017150203 A JP2017150203 A JP 2017150203A JP 2019025624 A JP2019025624 A JP 2019025624A
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米澤 慶多朗
Keitaro Yonezawa
慶多朗 米澤
昌宏 吉見
Masahiro Yoshimi
昌宏 吉見
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Kosmek KK
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    • B23Q3/06Work-clamping means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

【課題】 コンパクトな構造のリンク式クランプ装置を提案することにある。
【解決手段】ハウジング(1)に出力部材(4)が上下方向へ移動可能に挿入される。前記ハウジング(1)に上方に突設される第1支柱(18)と第2支柱(19)に、クランプアーム(20)が揺動可能に支持される。前記出力部材(4)の上端部(4a)に形成される装着孔(25)に、リンク部材(28)の連結部(28a)が軸心(C)回りに揺動可能に挿入される。前記リンク部材(28)の上端部が前記クランプアーム(20)の右端部(20c)に揺動可能に連結される。そして、前記出力部材(4)が下限位置へ移動されたときに、前記軸心(C)が前記挿入孔(3)の内周壁の上端位置(P)から所定距離(G)だけ下方へ移動される。
【選択図】 図1

Description

この発明は、リンク式クランプ装置に関する。
この種のリンク式クランプ装置には、従来では、特許文献1(日本国・特開2001−341039号公報の図1および図8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。
ハウジングの上壁に形成された挿入孔に、出力ロッドが上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。また、ハウジングの上壁から2つの支柱が上方に突設され、その支柱にクランプアームが揺動可能に支持される。出力ロッドの上端面から上方に突設される突起部に、リンク部材の右端部がピンを介して揺動可能に連結される。そのリンク部材の左端部がクランプアームの右端部にピンを介して揺動可能に連結される。
特開2001−341039号公報(図1および図8)
上記の従来技術は次の問題がある。
上記リンク式クランプ装置では、出力ロッドと突起部との連結部分が、出力ロッドの上面から上方へ突設された突起部に設けられている。このため、出力ロッドと突起部とを連結させたときの高さ方向への寸法は、突起部が出力ロッドの上端面から上方へ突出する寸法分だけ大きくなる。従って、リンク式クランプ装置の高さ方向への全体寸法が大きくなる。
本発明の目的は、コンパクトな構造のリンク式クランプ装置を提案することにある。
上記の目的を達成するため、第1の発明は、例えば、図1から図3B,図4Aおよび図4Bに示すように、リンク式クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング1に形成される挿入孔3に、出力部材4が軸方向へ移動可能に挿入される。前記ハウジング1に設けられる駆動手段12によって前記出力部材4が軸方向へ移動される。前記ハウジング1の先端壁1aから支柱18,19が先端側に突設される。前記支柱18,19にクランプアーム20が揺動可能に支持される。クランプ対象物Wに当接可能となるように押圧部22が前記クランプアーム20の一端部20aに設けられる。前記出力部材4の先端部4aに装着孔25が形成される。前記クランプアーム20の他端部20cにリンク部材28が揺動可能に連結される。そのリンク部材28は、連結部28aを有し、その連結部28aが前記装着孔25内で軸心Cを中心に揺動可能となるように当該装着孔25に挿入される。前記出力部材4が前記駆動手段12によって軸方向の基端側限界位置へ移動されたときに、前記連結部28aの前記軸心Cが前記挿入孔3の内周壁の先端位置Pから所定距離Gだけ基端側に移動されるように構成される。
第1の発明は次の作用効果を奏する。
第1の発明のリンク式クランプ装置では、リンク部材と出力部材との連結部分が、出力部材の先端部に基端側へ向けて形成された装着孔内に設けられる。このため、上記の従来技術のように、連結部分が出力ロッド(出力部材)の上端面(先端面)から上方(先端側)へ突設された突起部に設けられる場合に比べて、本発明のリンク式クランプ装置では、連結部分を出力部材の先端面よりも基端側に設けられるので、リンク部材と出力部材とを連結させたときの高さ方向への寸法を小さくできる。その結果、リンク式クランプ装置の構造をコンパクトにできる。
上記の目的を達成するため、第2の発明は、例えば、図1から図3B,図4Aおよび図4Bに示すように、リンク式クランプ装置を次のように構成した。
ハウジング1に形成される挿入孔3に、出力部材4が軸方向へ移動可能に挿入される。 前記ハウジング1に設けられる駆動手段12によって前記出力部材4が軸方向へ移動される。前記ハウジング1の先端壁1aから支柱18,19が先端側に突設される。前記支柱18,19にクランプアーム20が揺動可能に支持される。クランプ対象物Wに当接可能となるように押圧部22が前記クランプアーム20の一端部20aに設けられる。前記出力部材4の先端部4aに装着孔25が形成される。リンク部材28が連結部28aを有し、その連結部28aが前記装着孔25内で揺動可能となるように挿入される。そのリンク部材28が前記クランプアーム20の他端部20cに揺動可能に連結される。前記出力部材4は、筒状に形成される外側部材5と、その外側部材5の筒孔5aに装着される内側部材6とを有する。前記装着孔25は、前記外側部材5の前記筒孔5aの一部分によって構成される。
第2の発明は次の作用効果を奏する。
第2の発明は、上記の第1の発明と同様の作用効果を奏する。
上記の第1発明および第2発明は、下記(1)および(2)の構成を加えることが好ましい。
(1) 例えば、図1から図3Bに示すように、前記リンク部材28の前記連結部28aが球状に形成される。前記リンク部材28の前記連結部28aは、前記装着孔25の内周壁の先端部に先端に向うにつれて軸心に近づくように形成される曲面26と、前記装着孔25の底部に形成される凹部27とによって支持される。
この場合、リンク部材の連結部が曲面によって先端側から確実に支持されると共に、凹部によって基端側から確実に支持される。
(2) 例えば、図1から図3B,図4Aおよび図4Bに示すように、前記ハウジング1と前記支柱18,19とクランプアーム20とに跨って流路32,33が設けられ、その流路32,33に圧縮流体が供給される。前記支柱18,19と前記クランプアーム20との間に検出弁42,43が前記流路32,33を開閉可能となるように設けられ、その検出弁42,43によって前記クランプアーム20の作動状態が検出される。
この場合、前記検出弁によって前記クランプアームの作動状態が確実に検出される。
図1は、本発明の第1実施形態を示し、リンク式クランプ装置のアンクランプ状態を示す断面図である。 図2Aは、上記リンク式クランプ装置のクランプ状態を示す断面図である。図2Bは、上記の図2A中の2B−2B線矢視断面図である。図2Cは、上記の図2Aの右側面図に相当する図である。 図3Aは、上記の図2C中の3A−3A線矢視断面図である。図3Bは、上記の図2C中の3B−3B線矢視断面図である。 図4Aは、本発明の第2実施形態を示し、リンク式クランプ装置のアンクランプ状態を示す断面図である。図4Bは、上記の図4A中の4B−4B線矢視断面図である。
本発明の第1実施形態を図1から図3Bによって説明する。まず、アンクランプ状態を示す図1に基づいて上記リンク式クランプ装置の構造を説明する。
固定台としてのテーブルTにリンク式クランプ装置のハウジング1が固定される。そのハウジング1内にシリンダ孔2が上下方向(軸方向)に形成される。そのシリンダ孔2に連通するように挿入孔3がハウジング1の上壁(先端壁)1aに形成される。シリンダ孔2および挿入孔3に出力部材4が挿入される。その出力部材4は、筒状の外側部材5と、その外側部材5の筒孔5aに挿入されて固定される内側部材6とを有する。その出力部材4は、下方から順に形成されたピストン7と出力ロッド8とを有する。そのピストン7がシリンダ孔2に上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。出力ロッド8が挿入孔3に保密状に挿入される。出力ロッド8の外周面と挿入孔3の内周面との間にダストシール(シール部材)9が装着される。より詳しくいえば、環状のダストシール9の基部が、挿入孔3の上端部に形成された環状凹部に装着されると共に、ダストシール9の上端部に形成されたリップ部が出力ロッド8の外周面に当接される。
上記の出力部材4を上下方向へ移動させる駆動手段12が、ハウジング1内に設けられ、次のように構成される。
上記ピストン7の下側にクランプ室13が形成されると共に、ピストン7の上側にアンクランプ室14が形成される。また、そのクランプ室13に圧油を供給および排出する給排路15がテーブルTとハウジング1の胴部1bとに形成されると共に、アンクランプ室14に圧油を供給および排出する別の給排路16がテーブルTとハウジング1の胴部1bとに形成される。
図2A(および図2C)に示すように、ハウジング1の上壁(先端壁)1aから第1支柱(支柱)18と第2支柱(支柱)19とが上方に突設される。その第1支柱18の内壁と第2支柱19の内壁との間にクランプアーム20が挿入され、クランプアーム20の長手方向の途中部20bがピン21を介して第1支柱18と第2支柱19とに垂直面内で揺動可能に支持される。クランプアーム20の左端部(一端部)20aに押圧部22が形成され、その押圧部22がワーク(クランプ対象物)Wに当接可能となっている。
図1(および図2C)に示すように、出力部材4の上端部(先端部)4aに装着孔25が形成される。本実施形態において、装着孔25は、外側部材5の筒孔5aと内側部材6の上端部(先端部)6aによって構成される。その装着孔25の内周壁の上部に球面(曲面)26が上方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成されている。また、装着孔25の底部(内側部材6の上端部6a)に凹部27が形成される。その装着孔25に、リンク部材28の下端部に球状に形成された連結部28aが挿入されている。図2Cに示すように、その連結部28aの上部が球面26に当接可能となっていると共に、連結部28aの下部が凹部27に当接可能となっている。その連結部28aが軸心C回りに揺動可能となるように球面26と凹部27とによって支持可能となっている。また、前記の出力ロッド8の先端部に案内溝29が水平方向へ形成され、案内溝29の底壁面に装着孔25が開口されている。そのリンク部材28の長手方向の途中部28bが案内溝29の周壁に沿って案内される。このため、出力ロッド8に、何らかの外力が周方向へ作用する場合にも、リンク部材28の途中部28bによって出力ロッド8が回り止めされる。また、前記リンク部材28の上端部にクランプアーム20の右端部(他端部)20cがピン30を介して垂直平面で揺動可能に連結される。
なお、本実施形態のリンク式クランプ装置では、図1に示すように、出力部材4が駆動手段12によって下限位置(基端側限界位置)に移動されたときに、前記リンク部材28の連結部28aの軸心(揺動中心)Cが挿入孔3の内周壁の上端位置(先端位置)Pから所定距離Gだけ下方に離れた位置に移動されるように構成される。
図2B,図3Aおよび図3Bに示すように、ハウジング1の上壁1aと第1支柱18とクランプアーム20とに跨って第1流路(流路)32が形成される。また、ハウジング1の上壁1aと第2支柱19内とクランプアーム20とに跨って第2流路(流路)33が形成される。その第1流路32および第2流路33に、クランプアーム20の作動状態を検出するための圧縮エア(圧縮流体)が供給される。その第1流路32は、上記の圧縮エアの供給源側から順に形成される第1供給孔34と第1吐出孔35と第1排出溝36とを有する。また、第2流路33は、上記の圧縮エアの供給源側から第2供給孔37と第2吐出孔38と第2排出溝39とを有する。第1供給孔34は、ハウジング1の上壁1aと第1支柱18とに跨って形成される。その第1供給孔34に連通されるように第1吐出孔35がクランプアーム20に向けて第1支柱18の内壁面に開口される。その第1吐出孔35に連通可能となるように第1排出溝36がクランプアーム20の側壁に形成される。また、第2供給孔37は、ハウジング1の上壁1aと第2支柱19とに跨って形成される。その第2供給孔37に連通されるように第2吐出孔38がクランプアーム20に向けて第2支柱19の内壁面に開口される。その第2吐出孔38に連通可能となるように第2排出溝39がクランプアーム20の側壁に形成される。
図2Bに示すように、上記クランプアーム20と第1支柱18との間に第1検出弁(検出弁)42が設けられる。また、クランプアーム20と第2支柱19との間に第2検出弁(検出弁)43が設けられる。その第1検出弁42および第2検出弁43は、次のように構成される。
図2B(図3Aおよび図3B)に示すように、上記クランプアーム20に貫通孔45が水平方向へ向けて形成され、その貫通孔45に第1弁部材(弁部材)46と第2弁部材(弁部材)47とが圧縮バネ48を挟むように挿入される。その圧縮バネ48が第1弁部材46と第1弁部材47とを離間させるように付勢する。その第1弁部材46は第1吐出孔35の周壁に当接可能となっており、当接された場合には、第1流路32を第1弁部材46が遮蔽する。また、第2弁部材47は第2吐出孔38の周壁に当接可能となっており、当接された場合には、第2流路33を第2弁部材47が遮蔽する。
上記のリンク式クランプ装置は、図1および図2Aに示すように、次のように作動する。
図1の初期状態(アンクランプ状態)では、クランプ室13から圧油が排出されると共に、アンクランプ室14に圧油が供給され、上記ピストン7が下限位置に移動されている。このリリース状態では、出力ロッド8の球面26がリンク部材28の連結部28aを下方へ押動させるので、リンク部材28がクランプアーム20の右端部20cを下限位置に移動させる。すると、クランプアーム20がピン21を支点に時計回りの方向へ揺動されている。このとき、第1弁部材46が第1吐出孔35を遮蔽しており、第1吐出孔35内の圧力が上昇されている。その上昇圧力を(図示しない)圧力センサによって検出することにより、リンク式クランプ装置がアンクランプ状態であることが検出される。
上記図1のアンクランプ状態から図2Aのクランプ状態へクランプ駆動するときには、そのアンクランプ状態において、アンクランプ室14から圧油を排出すると共に、クランプ室13に圧油を供給する。すると、ピストン7が出力ロッド8とリンク部材28とを介してクランプアーム20の右端部20cを上方へ押圧し、そのクランプアーム20がピン21を支点に反時計回りの方向へ揺動されていく。このとき、第1弁部材46が第1吐出孔35を遮蔽した状態から開放していき、第1吐出孔35内の圧縮エアが第1排出溝36を通って外部へ排出される。
その後、図2Aに示すように、クランプアーム20の押圧部22がワークWを上方から押圧する。その結果、リンク式クランプ装置がアンクランプ状態からクランプ状態に切換えられる。このとき、第2弁部材47が第2吐出孔38を遮蔽して、第2吐出孔38内の圧力が上昇する。この上昇圧力を(図示しない)圧力センサによって検出することにより、リンク式クランプ装置がクランプ状態であることが第2検出弁43によって検出される。
図2Aのクランプ状態から図1のアンクランプ状態へアンクランプ駆動するときには、図2Aのクランプ状態において、クランプ室13から圧油を排出すると共に、アンクランプ室14に圧油を供給する。すると、ピストン7が出力ロッド8とリンク部材28とを介してクランプアーム20を時計回り方向へ揺動させていく。このとき、第2弁部材47は、第2吐出孔38を遮蔽した状態から開放していくと、第2吐出孔38内の圧縮エアが第2排出溝39を通って外部へ排出される。引き続いて、ピストン7が下方へ移動されていくと、ピストン7がシリンダ孔2の底部に受け止められる。その結果、リンク式クランプ装置がクランプ状態からアンクランプ状態に切換えられる。このとき、第1弁部材46が第1吐出孔35を遮蔽して、第1吐出孔35内の圧力が上昇する。この上昇圧力を(図示しない)圧力センサによって検出することにより、リンク式クランプ装置がアンクランプ状態であることが第1検出弁42によって検出される。
上記の第1実施形態は次の効果を奏する。
第1実施形態では、リンク部材28と出力部材4との連結部分が、連結部28aと曲面26および凹部27によって構成され、その連結部分が出力ロッド8の上端部に下方へ向けて形成された装着孔25内に設けられる。このため、上記の従来技術のように、連結部分が出力ロッドの上端面から上方へ突設された突起部に設けられる場合に比べて、第1実施形態では、連結部分を出力ロッド8の上端面よりも下側に設けられるので、リンク部材28と出力部材4とを連結させたときの高さ方向への寸法を小さくできる。その結果、リンク式クランプ装置の構造をコンパクトにできる。
図4Aおよび図4Bは、本発明の第2実施形態を示し、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4Aおよび図4Bの第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。
図4Aに示すように、ハウジング1は、上側から順に形成される上壁1aと胴部1bと下壁1cを有している。その上壁1aの挿入孔3に挿入される出力部材4が、筒状の外側部材5と、その外側部材5の筒孔5aに挿入されて固定される内側部材6とを有する。その出力部材4の上部に形成された出力ロッド8が、挿入孔3にダストシール9を介して保密状に挿入される。内側部材6の上端部(先端部)6aに装着溝50が形成される。その装着溝50にリンク部材28の連結部28aが挿入されて、その連結部28aが装着溝50の側壁にピン51を介して揺動可能に連結される。また、装着溝50の底壁からカバー部材52が上方へ向けて突設され、そのカバー部材52の上端部がリンク部材28の連結部28aの外周壁に当接される。そのカバー部材52はバネ材によって形成されている。図4Bに示すように、カバー部材52と外側部材5の装着孔25との間に押さえ部材53が装着される。これにより、装着孔25とリンク部材28の連結部28aとの間に形成された隙間が、カバー部材52と押さえ部材53とによって塞がれる。その結果、その隙間に切粉等のごみが侵入することが防止される。
上記の第2実施形態は次の効果を奏する。
第2実施形態では、リンク部材28と出力部材4との連結部分が、連結部28aと装着溝50とピン51とによって構成され、その連結部分が出力ロッド8の上端部に下方へ向けて形成された装着孔25内に設けられる。このため、上記の従来技術のように、連結部分が出力ロッドの上端面から上方へ突設された突起部に設けられる場合に比べて、第2実施形態では、連結部分を出力ロッド8の上端面よりも下側に設けられるので、リンク部材28と出力部材4とを連結させたときの高さ方向への寸法を小さくできる。その結果、リンク式クランプ装置の構造をコンパクトにできる。
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
上記のシール部材は、樹脂によって形成されることに代えて、ゴムや金属などの他の素材によって形成されてもよい。また、シール部材は、ハウジング1内部に塵埃等のごみが混入するのを防止するダストシール9に限られず、シリンダ孔2内の圧力流体を外部へ漏れ出さないようにする封止部材であってもよく、例えば、U字形状のパッキンやV字形状のパッキンなどであってもよい。
上記の駆動手段12に使用する圧力流体は、圧油に代えて圧縮空気などの気体であってもよい。その駆動手段12としては、例示の複動式に代えて、バネリリース式やバネロック式などの単動式を採用してもよい。また、その駆動手段12は、流体圧アクチュエータに代えて、電動機などの他の種類のアクチュエータであってもよい。
上記の外側部材5の内周壁の上部に形成される曲面は、球面26によって構成されるのに代えて、テーパ面によって構成されてもよい。
上記のクランプアーム20は、第1支柱18と第2支柱19とによって挟まれるように揺動可能に支持されることに代えて、第1支柱18および第2支柱19のうちのどちらか1方のみによって揺動可能に支持されるようにしてもよい。
上記の検出弁42,43は、クランプアーム20と支柱18,19との間に2つ設けられることに代えて、2つの検出弁42,43のうちの1つをクランプアーム20と支柱18,19との間に設けられるようにしてもよい。また、検出弁42,43は、リンク式クランプ装置のアンクランプ状態やクランプ状態を検出することに限られず、駆動途中状態を検出するようにしてもよい検出してもよい。
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,1a:上壁(先端壁),3:挿入孔,4:出力部材,4a:上端部(先端部),5:外側部材,5a:筒孔,6:内側部材,12:駆動手段,18:第1支柱(支柱),19:第2支柱(支柱),20:クランプアーム,20a:左端部(一端部),20c:右端部(他端部),22:押圧部,25:装着孔,26:球面(曲面),27:凹部,28:リンク部材,28a:連結部,32:第1流路(流路),33:第2流路(流路),42:第1検出弁(検出弁),43:第2検出弁(検出弁),W:ワーク(クランプ対象物).

Claims (4)

  1. ハウジング(1)に形成される挿入孔(3)に軸方向へ移動可能に挿入される出力部材(4)と、
    前記出力部材(4)を軸方向へ移動させるように前記ハウジング(1)に設けられる駆動手段(12)と、
    前記ハウジング(1)の先端壁(1a)から先端側に突設される支柱(18,19)と、
    前記支柱(18,19)に揺動可能に支持されるクランプアーム(20)と、
    クランプ対象物(W)に当接可能となるように前記クランプアーム(20)の一端部(20a)に設けられる押圧部(22)と、
    前記出力部材(4)の先端部(4a)に形成される装着孔(25)と、
    前記装着孔(25)内で軸心(C)回りに揺動可能となるように挿入される連結部(28a)を有するリンク部材(28)であって、前記クランプアーム(20)の他端部(20c)に揺動可能に連結されるリンク部材(28)と、を備え、
    前記出力部材(4)が前記駆動手段(12)によって軸方向の基端側限界位置へ移動されたときに、前記連結部(28a)の前記軸心(C)が前記挿入孔(3)の内周壁の先端位置(P)から所定距離(G)だけ基端側に移動されるように構成される、
    ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
  2. ハウジング(1)に形成される挿入孔(3)に軸方向へ移動可能に挿入される出力部材(4)と、
    前記出力部材(4)を軸方向へ移動させるように前記ハウジング(1)に設けられる駆動手段(12)と、
    前記ハウジング(1)の先端壁(1a)から先端側に突設される支柱(18,19)と、
    前記支柱(18,19)に揺動可能に支持されるクランプアーム(20)と、
    クランプ対象物(W)に当接可能となるように前記クランプアーム(20)の一端部(20a)に設けられる押圧部(22)と、
    前記出力部材(4)の先端部(4a)に形成される装着孔(25)と、
    前記装着孔(25)内で揺動可能となるように挿入される連結部(28a)を有するリンク部材(28)であって、前記クランプアーム(20)の他端部(20c)に揺動可能に連結されるリンク部材(28)と、を備え、
    前記出力部材(4)は、筒状に形成される外側部材(5)と、その外側部材(5)の筒孔(5a)に装着される内側部材(6)とを有し、
    前記装着孔(25)は、前記外側部材(5)の前記筒孔(5a)の一部分によって構成される、
    ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
  3. 請求項1または2のリンク式クランプ装置において、
    前記リンク部材(28)の前記連結部(28a)が球状に形成され、
    前記装着孔(25)の内周壁の先端部に先端に向うにつれて軸心に近づくように形成される曲面(26)と、前記装着孔(25)の底部に形成される凹部(27)とに前記連結部(28a)が支持される、
    ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
  4. 請求項1から3のいずれかのリンク式クランプ装置において、
    前記ハウジング(1)と前記支柱(18,19)と前記クランプアーム(20)とに跨って流路(32,33)が設けられ、その流路(32,33)に圧縮流体が供給され、
    前記支柱(18,19)と前記クランプアーム(20)との間に検出弁(42,43)が前記流路(32,33)を開閉可能となるように設けられ、その検出弁(42,43)によって前記クランプアーム(20)の作動状態が検出される、
    ことを特徴とするリンク式クランプ装置。
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