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WO2011089986A1 - クランプ装置 - Google Patents

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Publication number
WO2011089986A1
WO2011089986A1 PCT/JP2011/050619 JP2011050619W WO2011089986A1 WO 2011089986 A1 WO2011089986 A1 WO 2011089986A1 JP 2011050619 W JP2011050619 W JP 2011050619W WO 2011089986 A1 WO2011089986 A1 WO 2011089986A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamp rod
annular piston
clamp
rod
clamping device
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/050619
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英明 横田
Original Assignee
株式会社コスメック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コスメック filed Critical 株式会社コスメック
Priority to EP11734592.6A priority Critical patent/EP2527082B1/en
Priority to US13/522,607 priority patent/US8777197B2/en
Priority to JP2011550894A priority patent/JP5750053B2/ja
Publication of WO2011089986A1 publication Critical patent/WO2011089986A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/069—Work-clamping means for pressing workpieces against a work-table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B25B5/062—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive with clamping means pivoting around an axis parallel to the pressing direction

Definitions

  • This invention relates to a clamp device configured such that a clamp rod is driven to go straight to a lock lowering position after being horizontally turned at a release ascending position.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 60-182657.
  • the prior art is configured as follows. An annular free piston is inserted between the cylinder hole of the cylinder tube and the piston rod. The straight end guide groove provided on the peripheral wall of the free piston is fitted with the inner end portion of the free piston rotation prevention pin, and the outer end portion of the rotation prevention pin is fixed to the cylinder tube. Further, a rotation guide groove is formed on the peripheral wall of the free piston so as to face the straight advance guide groove with the piston rod interposed therebetween. The outer end portion of the rotation pin is fitted into the rotation guide groove, and the inner end portion of the rotation pin is fixed to the piston rod. Further, a piston lowering restriction pin is fixed to the lower end of the piston rod. The piston lowering restriction pin is configured to be able to face the guide groove for the tightening stroke of the head cover fixed to the lower part of the cylinder tube.
  • the piston rod (and the clamper) is switched from the release ascending position to the lock descending position according to the following procedure.
  • the free piston descends straight along the linear guide groove.
  • the rotation guide groove provided on the free piston causes the piston rod (and the clamper) to turn horizontally at the release ascending position via the rotation pin.
  • both ends of the piston lowering restriction pin face the tightening stroke guide groove and the phase is matched, the piston rod (and the clamper) is locked down along the tightening stroke guide groove. It is driven straight ahead.
  • both ends of the piston lowering restriction pin are always received by the upper part of the head cover by the lowering force acting on the piston rod from the free piston. For this reason, a large frictional resistance acts on both ends of the piston lowering restriction pin from the upper part of the head cover, and the turning resistance of the piston rod is large. Also, at the end of the turning of the piston rod, immediately before both phases of the piston lowering restriction pin and the tightening stroke guide groove coincide with each other, both ends of the piston lowering restriction pin are in the tightening stroke guide groove. Since the edge approaches the edge while turning, the bearing area of the edge gradually decreases.
  • An object of the present invention is to provide a clamp device that can smoothly turn horizontally at a predetermined turning angle.
  • the clamping device is configured as follows. That is, the clamp rod 7 inserted into the cylinder hole 6 of the housing 2 is configured to be driven straightly to the lock lowering position after being turned at the release upper position.
  • An annular piston 13 is inserted between the cylinder hole 6 and the clamp rod 7 so as to be movable in the axial direction and rotatable about the axial center so as to be sealed.
  • On one of the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the inner peripheral wall of the cylinder hole 6, a guide groove 18 having a turning groove 23 and a rectilinear groove 24 provided in an upward direction is provided.
  • an engagement tool 19 that fits into the guide groove 18 is provided on the other of the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • a transmission mechanism 26 is provided between the clamp rod 7 and the annular piston 13 to prevent the relative rotation of both of them around the axis and to allow relative movement in the axial direction.
  • a lock working chamber 40 into which pressure fluid is supplied and discharged is formed above the annular piston 13. The diameter D1 of the clamp rod 7 in the portion sealed by the upper end wall 3a of the housing 2 is set to a value larger than the diameter D2 of the clamp rod 7 in the portion sealed by the annular piston 13.
  • the present invention has the following effects, for example.
  • the annular piston that is rotated through the swivel groove and the engagement tool swivels the clamp rod, so that a downward force is applied to the clamp rod.
  • the present invention eliminates the need for the lower end wall of the clamp rod to be received by the lower end wall. As a result, a large frictional resistance does not act from the lower end wall of the housing to the lower portion of the clamp rod, the turning resistance of the clamp rod is reduced, and the clamp rod rod turns smoothly.
  • a lock working chamber is provided on the upper side of the annular piston, and the diameter of the clamp rod in the portion sealed by the upper end wall of the housing is set to a value larger than the diameter of the clamp rod in the portion sealed by the annular piston. Since it is set, the clamp rod can be pushed up to the release ascending position by the vertical differential force acting on the clamp rod from the pressure fluid in the lock working chamber. As a result, the clamp rod can be securely held at the release ascending position by the differential force in the up and down direction, so that the positional accuracy of the height for turning the clamp rod horizontally is improved.
  • the clamp rod can be held at the release ascending position by the pressure fluid in the lock operating chamber. Unlike the above-described conventional technique, it is not necessary to always receive the piston lowering restriction pin by the upper part of the head cover. The adverse effect that the edge of the guide groove for tightening stroke provided in the head cover collapses due to plastic deformation can be eliminated. For this reason, the clamp rod (and the clamp arm) surely turns at a predetermined turning angle, and then the lock is lowered. As a result, it is possible to reliably prevent a clamping error of an object to be fixed such as a workpiece.
  • the clamp rod is turned by rotating the annular piston around the axis.
  • the clamp rod (and the clamp arm) can be used even when the components change over time due to long-term use of the clamp device. It can be reliably turned. As a result, it is possible to reliably distinguish the turning operation and the locking operation of the clamping device.
  • the clamp rod may be lowered while turning along with the turning down of the annular piston.
  • the clamp arm fixed to the upper part of the clamp rod also descends while turning, causing a problem that the clamp arm interferes with other objects.
  • the lower part of the clamp rod is lowered more than a predetermined amount by the cooperation of the lower part of the housing and the lower end wall of the housing that constitutes the malfunction prevention mechanism during the turning of the clamp rod. Since this can be prevented by the lower end wall of the housing, the occurrence of the above-described adverse effects can be prevented.
  • the guide groove 18 is provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13 and the engagement tool 19 is provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • the guide groove can be processed easily and accurately, so that a high-performance clamping device can be manufactured at low cost.
  • the malfunction prevention mechanism M includes a fitting hole 52 provided in the lower end wall 5 of the housing 2 and a fitting portion 54 provided in the lower portion of the clamp rod 7.
  • the fitting portion is configured to be prevented from being lowered by the peripheral wall 52a of the fitting hole 52 during turning at the release raised position, and to be fitted into the fitting hole 52 when the straight movement is lowered. 54.
  • a malfunction prevention mechanism can be comprised simply.
  • the fitting hole 52 and the fitting portion 54 in an oval shape in plan view, the malfunction prevention mechanism can be further simplified.
  • a predetermined gap is formed between the upper surface of the peripheral wall 52a of the fitting hole 52 and the lower surface of the fitting portion 54.
  • G is formed.
  • FIG. 1A and 1B illustrate one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a sectional view in an elevational view of a clamp device in a released state.
  • FIG. 1B is a view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A. It is a transverse cross section of the important section of the above-mentioned clamp device. It is an expanded view of the outer peripheral part of the cyclic
  • 4A and 4B show a state during switching of the clamping device, and are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.
  • 5A and 5B show a locked state of the clamp device, which are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.
  • the housing 2 includes a housing body 3 that is fixed to the base 1 by a plurality of bolts (not shown), and a lower end wall 5 that is provided at a lower portion of the housing body 3.
  • a clamp rod 7 is inserted into the cylinder hole 6 of the housing 2.
  • a clamp arm 8 is detachably fixed to the upper end of the clamp rod 7. Further, the upper portion of the clamp rod 7 is tightly and tightly fitted to the upper end wall 3 a of the housing body 3 via a sealing tool 9. Further, a flange 10 provided at an intermediate height portion of the clamp rod 7 can be rotatably received on the lower surface of the upper end wall 3a.
  • the cylinder hole 6 includes a small-diameter hole 6a in the upper half and a large-diameter hole 6b in the lower half.
  • the annular piston 13 is movable in the axial direction (here, up and down direction) via the outer seal 14 and the inner seal 15. It can rotate around its axis and is inserted in a tight manner.
  • Three guide grooves 18 are formed on the outer peripheral portion of the annular piston 13 at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • An engagement ball (engagement tool) 19 that fits into each guide groove 13 is provided on the inner peripheral wall of the small-diameter hole 6 a of the cylinder hole 6.
  • Each engagement ball 19 is supported by a recessed hole 20 formed in the inner peripheral wall of the small diameter hole 6a.
  • the guide groove 18 is formed by connecting the lower groove 22, the turning groove 23, and the rectilinear groove 24 upward.
  • the inclination angle of the turning groove 23 is preferably within a range of 10 degrees to 30 degrees, and is set to about 20 degrees here.
  • a transmission mechanism 26 is provided between the clamp rod 7 and the annular piston 13.
  • the transmission mechanism 26 is arranged to prevent the clamp rod 7 and the annular piston 13 from rotating relative to each other around the axis and to allow relative movement in the axis direction. It is structured as follows. Three transmission grooves 27 extending in the vertical direction are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the lower portion of the clamp rod 7.
  • a transmission ball 28 fitted in each transmission groove 27 is provided on the annular piston 13.
  • the transmission ball 28 is supported by the recess 31 of the annular piston 13 through a support plate 29 and a retaining ring 30.
  • a driven portion 33 divided into left and right parts is fitted to a lower portion of the clamp rod 7 by a retaining ring 34.
  • a lock working chamber 40 is formed between the upper end wall 3 a of the housing body 3 and the annular piston 13, and a lock port 42 communicates with the lock working chamber 40 via a pressure oil supply / discharge passage 41. Further, a release working chamber 43 is formed between the lower end wall 5 and the annular piston 13, and a release port 45 is communicated with the release working chamber 43 via another pressure oil supply / discharge passage 44.
  • the diameter D1 of the portion sealed to the upper end wall 3a by the sealing tool 9 is the portion sealed to the annular piston 13 by the inner sealing tool 15. Is set to a value larger than the diameter D2.
  • the pressure receiving cross-sectional area of the upper part of the clamp rod 7 becomes larger than the pressure receiving cross-sectional area of the lower part, and the clamp rod 7 is moved by the differential force acting from the pressure oil in the lock operating chamber 40. It is pushed up to the release raised position shown in FIG. 1A. That is, in this embodiment, a mechanism for holding the clamp rod 7 at the release rising position in the distal direction by the upward differential force acting on the clamp rod 7 is configured.
  • the annular pressure receiving sectional area of the annular piston 13 is set so that the downward force acting on the annular piston 13 is larger than the upward differential force acting on the clamp rod 7.
  • the lock working chamber 40, the release working chamber 43, and the annular piston 13 constitute a drive mechanism A that moves the annular piston 13 up and down.
  • This malfunction prevention mechanism M that prevents the clamp rod 7 from lowering during turning of the clamp rod 7 at the release ascending position and allows the clamp rod 7 to descend at the time of lowering in a straight line described later. It is done.
  • This malfunction prevention mechanism M is configured as follows.
  • the lower end wall 5 of the housing 2 is provided with a circular accommodation hole 51 and a fitting hole 52 formed in an oval shape in the top and bottom in plan view.
  • the lower end portion of the clamp rod 7 is provided with a fitting portion 54 formed in an oval shape in plan view, corresponding to the fitting hole 52.
  • the long axis of the fitting portion 54 is orthogonal to the long axis of the fitting hole 52 (see FIG. 1B).
  • a slight gap G is formed between the lower surface of the fitting portion 54 and the upper surface of the peripheral wall 52a of the fitting hole 52.
  • the clamp device having the above-described configuration operates as follows. In the release state of FIG. 1, the pressure oil in the lock working chamber 40 is discharged and the pressure oil is supplied to the release working chamber 43. Thereby, the said annular piston 13 is raised. The clamp rod 7 is held at the release ascending position in FIG. 1A by an upward force acting on the pressure receiving cross-sectional area corresponding to the diameter D2.
  • the annular piston 13 descends while turning in the clockwise direction in plan view along the turning groove 23 due to the pressure of the lock working chamber 40.
  • the clamp rod 7 (and the clamp arm 8) held at the release ascending position is horizontally swiveled in the clockwise direction in plan view via the transmission ball 28 and the transmission groove 27.
  • the clamp rod 7 (and the clamp arm 8) turns about 90 degrees, and the support plate is fixed to the lower portion of the annular piston 13. 29 contacts the driven part 33.
  • the phases of the fitting portion 54 provided at the lower end of the clamp rod 7 and the fitting hole 52 are matched (see FIG. 4B), and the fitting hole 52 has the above-described phase.
  • the fitting part 54 faces.
  • the pressure of the lock working chamber 40 causes the annular piston 13 to descend straight along the rectilinear groove 24, and the annular piston 13 passes through the driven portion 33.
  • the clamp rod 7 is lowered straight.
  • the clamp rod 7 and the clamp arm 8 have been described in the state of full stroke downward, but the clamp arm 8 is configured to fix a workpiece (not shown) before full stroke. Is done.
  • the pressure oil in the lock working chamber 40 may be discharged and the pressure oil supplied to the release working chamber 43 in the locked state shown in FIG. 5A.
  • the clamping device operates in a procedure reverse to the above procedure. That is, first, as shown in FIG. 4A, the annular piston 13 and the clamp rod 7 rise straight due to the hydraulic pressure in the release working chamber 43, and the flange 10 of the clamp rod 7 is received by the upper end wall 3a. It is done. Next, as shown in FIG. 1A, the above-described annular piston 13 that rises while rotating rotates the clamp rod 7 in a counterclockwise direction in plan view.
  • the turning down of the clamp rod 7 by a predetermined amount or more can be prevented by the fitting portion 54 being received by the peripheral wall 52a of the fitting hole 52 (FIG. 1 (B )), The occurrence of the above-mentioned adverse effects can be prevented.
  • the above embodiment can be modified as follows.
  • the turning angle of the clamp rod 7 is exemplified as about 90 degrees in the above embodiment, but can be set to a desired turning angle by changing the length of the turning groove 23 of the guide groove 18 in the inclination direction. is there.
  • the turning direction of the clamp rod 7 (and the clamp arm 8) can be changed to the opposite direction to the exemplified turning direction by reversing the direction in which the guide groove 18 is inclined.
  • three or four guide grooves 18 and engagement balls (engagement tools) 19 It may be one, two, or five or more.
  • three or four transmission grooves 27 and transmission balls 28 of the transmission mechanism 26 are preferably provided, but may be one, two, or five or more.
  • the transmission tool of the transmission mechanism 26 may be a key instead of the illustrated ball 28.
  • the transmission groove 27 of the transmission mechanism 26 may be formed in a spline shape.
  • the guide groove 18 may be provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6 instead of being provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13.
  • a sleeve (not shown) in which a guide groove 18 is formed in the inner peripheral portion is fitted and fixed to the cylindrical hole of the housing body 3, and the small diameter hole 6a of the cylinder hole 6 is formed by the inner periphery of the sleeve. It is preferable to configure.
  • the engagement ball (engagement tool) 19 is provided on the outer peripheral portion of the annular piston 13 instead of being provided on the inner peripheral wall of the cylinder hole 6.
  • the fitting portion 54 is lightened on the upper surface of the peripheral wall 52a. You may make it contact.
  • various modifications can be considered instead of the illustrated structure.
  • the conventional technique Japanese Utility Model Publication No. 60-18267 described above can be used.
  • the structure shown in FIGS. 2a and 2c may be used.
  • the drive mechanism A for driving the annular piston 13 may be configured as follows instead of forming the working chambers 40 and 43 on the upper and lower sides of the annular piston 13. That is, the lock operating chamber 40 is formed on the upper side of the annular piston 13, and a spring chamber is formed on the lower side of the annular piston 13, and the above-described annular piston 13 is urged upward by a return spring attached to the spring chamber. To do.
  • the working fluid of the clamping device may be a gas such as compressed air instead of a liquid such as pressurized oil.
  • a gas such as compressed air instead of a liquid such as pressurized oil.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

　ハウジング(２)のシリンダ孔(６)とクランプロッド(７)との間に環状ピストン(１３)を上下移動かつ回転可能に挿入する。その環状ピストン(１３)の外周部にガイド溝(１８)を設け、そのガイド溝(１８)に嵌合する係合ボール(１９)をシリンダ孔(６)の内周壁に設ける。クランプロッド(７)と環状ピストン(１３)との間に、これら両者が相対回転するのを防止すると共に上下方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)を設ける。クランプロッド(７)をリリース上昇位置からロック下降位置へ移動させるときには、環状ピストン(１３)が旋回溝(２３)及び係合ボール(１９)を介して回転しながら下降して、その環状ピストン(１３)が伝動機構(２６)を介してクランプロッド(７)を旋回させ、その後、環状ピストン(１３)がクランプロッド(７)を直進下降させる。上記クランプロッド(７)が旋回中に下降するのを係合穴(５２)の周壁(５２ａ)によって防止する。

Description

クランプ装置
　この発明は、クランプロッドがリリース上昇位置で水平旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置に関する。
　この種の水平旋回式のクランプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・実公昭６０－１８２６７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。
　シリンダチューブのシリンダ孔とピストンロッドとの間に環状のフリーピストンを挿入する。そのフリーピストンの周壁に設けた直進用ガイド溝に、フリーピストン回転防止用ピンの内端部を嵌合させると共に、その回転防止用ピンの外端部を上記シリンダチューブに固定する。また、上記ピストンロッドを挟んで上記の直進用ガイド溝と向い合うように、上記フリーピストンの周壁に回転用ガイド溝を形成する。その回転用ガイド溝に回転用ピンの外端部を嵌合させると共に、その回転用ピンの内端部を上記ピストンロッドに固定する。さらに、上記ピストンロッドの下端にピストン下降規制用ピンを固定する。そのピストン下降規制用ピンを、シリンダチューブの下部に固定したヘッドカバーの締付けストローク用カイド溝に対面可能に構成する。
　上記の従来技術によれば、上記ピストンロッド(及びクランパ)はリリース上昇位置からロック下降位置へ次の手順で切換えられる。
　まず、上記ピストンロッドの下部に固定した上記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に受け止められた状態で、上記フリーピストンが前記の直進用ガイド溝に沿って真っ直ぐに下降する。これにより、そのフリーピストンに設けた前記の回転用ガイド溝が前記の回転用ピンを介して上記ピストンロッド(及びクランパ)を上記リリース上昇位置で水平旋回させる。次いで、上記ピストン下降規制用ピンの両端が前記の締付けストローク用ガイド溝に対面して位相が合致したときに、上記ピストンロッド(及びクランパ)が上記の締付けストローク用ガイド溝に沿ってロック下降位置へ直進駆動される。
実公昭６０－１８２６７号公報(第２ａ図～第２ｅ図、及び明細書の対応説明部分)
　上記の従来技術は次の問題がある。
　上記ピストンロッド(及びクランパ)が旋回するときには、上記フリーピストンからピストンロッドに作用する下降力により、前記ピストン下降規制用ピンの両端が上記ヘッドカバーの上部に常に受け止められている。このため、そのヘッドカバーの上部から上記ピストン下降規制用ピンの両端に大きな摩擦抵抗が作用して、上記ピストンロッドの旋回抵抗が大きい。
　また、上記ピストンロッドの旋回の終期において、ピストン下降規制用ピンの両端と締付けストローク用ガイド溝との両者の位相が合致する直前では、そのピストン下降規制用ピンの両端が締付けストローク用ガイド溝の縁部に旋回しながら接近するので、その縁部の支圧面積が漸減していく。このため、上記の締付けストローク用ガイド溝の縁部は、面圧が極めて高くなって、塑性変形で崩壊するおそれがある。その結果、上記両者の位相が合致する前に上記ピストン下降規制用ピンが締付けストローク用ガイド溝に嵌合して、上記ピストンロッド(及びクランパ)が所定の旋回角度を旋回する前にロック駆動するおそれがある。
　本発明の目的は、所定の旋回角度で円滑に水平旋回できるクランプ装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図５に示すように、クランプ装置を次のように構成した。
　即ち、ハウジング２のシリンダ孔６内に挿入したクランプロッド７がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成する。
　上記シリンダ孔６と上記クランプロッド７との間に、環状ピストン１３を、軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入する。上記の環状ピストン１３の外周部と上記シリンダ孔６の内周壁との一方に、上向きに連ねて設けた旋回溝２３と直進溝２４とを有するガイド溝１８を設ける。また、上記の環状ピストン１３の外周部と上記シリンダ孔６の内周壁との他方に、上記ガイド溝１８に嵌合する係合具１９を設ける。上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との両者間に、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構２６を設ける。上記の環状ピストン１３の上側に圧力流体が給排されるロック作動室４０を形成する。上記ハウジング２の上端壁３ａに封止された部分における上記クランプロッド７の直径Ｄ１を上記の環状ピストン１３に封止された部分における上記クランプロッド７の直径Ｄ２よりも大きい値に設定する。上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上記ロック作動室４０に圧力流体を供給することにより、そのロック作動室４０の圧力流体から上記クランプロッド７に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド７を前記リリース上昇位置に押上げた状態で上記の環状ピストン１３が上記の旋回溝２３及び係合具１９を介して旋回しながら下降して、当該環状ピストン１３が上記の伝動機構２６を介して上記クランプロッド７を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン１３が、上記クランプロッド７に設けた被駆動部３３を介して当該クランプロッド７を直進下降させるように構成する。そして、上記クランプロッド７が上記の旋回中に下降するのを阻止すると共に当該クランプロッド７が上記の直進下降時に下降するのを許容する誤動作防止機構Ｍを、上記クランプロッド７の下部と上記ハウジング２の下端壁５とに設ける。
　本発明は、例えば、次の作用効果を奏する。
　上記クランプロッド(及びクランプアーム)をリリース上昇位置で旋回させるときに、前記の旋回溝と係合具を介して回転される環状ピストンが当該クランプロッドを旋回させるので、そのクランプロッドには下降力がほとんど作用しない。このため、本発明は、前記の従来技術とは異なり、上記クランプロッドの下部をハウジングに下端壁に受け止める必要がなくなる。その結果、上記ハウジングの下端壁からクランプロッドの下部に大きな摩擦抵抗が作用することがなくなり、上記クランプロッドの旋回抵抗が小さくなって、当該クランプロッドロッドが円滑に旋回する。
　また、環状ピストンの上側にロック作動室を設け、ハウジングの上端壁に封止された部分における上記クランプロッドの直径を上記の環状ピストンに封止された部分におけるクランプロッドの直径よりも大きい値に設定したので、上記ロック作動室の圧力流体から上記クランプロッドに作用する上下方向の差力によって当該クランプロッドを前記リリース上昇位置に押上げることが可能になる。これにより、上記の上下方向の差力によって上記クランプロッドをリリース上昇位置に確実に保持できるので、そのクランプロッドを水平旋回させる高さの位置精度が向上する。
　しかも、本発明は、上記ロック作動室の圧力流体によってクランプロッドをリリース上昇位置に保持できるので、前述の従来技術とは異なり、ピストン下降規制用ピンをヘッドカバーの上部によって常に受け止める必要がなくなり、そのヘッドカバーに設けた締付けストローク用ガイド溝の縁部が塑性変形によって崩壊する弊害を解消できる。このため、上記クランプロッド(及びクランプアーム)は、所定の旋回角度を確実に旋回し、その後でロック下降されることになる。その結果、ワーク等の被固定物のクランプミスを確実に防止できる。
　さらに、本発明によれば、環状ピストンが軸心回りに回転することによって上記クランプロッドを旋回させる。このため、フリーピストンの直進移動をピストンロッドの旋回に変換する前記の従来技術とは異なり、クランプ装置の長期間の使用によって構成部品が経年変化した場合でも、上記クランプロッド(及びクランプアーム)を確実に旋回させることができる。その結果、クランプ装置の旋回動作とロック動作とを確実に区分けすることが可能である。
　また、前記のリリース上昇位置からロック下降位置への切り換えの開始時において、例えば、上記の環状ピストンの内周面と上記クランプロッドの外周面との嵌合部に異物が噛みこんだ場合のように、何らかの原因によって上記の環状ピストンとクランプロッドとが一体になってしまうと、環状ピストンの旋回下降に同行して上記クランプロッドも旋回しながら下降するおそれがある。この場合、そのクランプロッドの上部に固定したクランプアームも旋回しながら下降してしまい、そのクランプアームが他物と干渉するという弊害が発生する。しかしながら、本発明によれば、上記クランプロッドの旋回中に、誤動作防止機構を構成するクランプロッドの下部とハウジングの下端壁とが協働することにより、そのクランプロッドの下部が所定量以上に下降することをハウジングの下端壁によって阻止できるので、上記弊害の発生を防止できる。
　本発明においては、前記ガイド溝１８を前記の環状ピストン１３の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具１９を前記シリンダ孔６の前記の内周壁に設けることが好ましい。
　この場合、上記ガイド溝を容易かつ精度良く加工できるので、高性能のクランプ装置を安価に製造できる。
　また、本発明において、前記の誤動作防止機構Ｍは、前記ハウジング２の前記の下端壁５に設けられた嵌合穴５２と、前記クランプロッド７の前記の下部に設けられた嵌合部５４であって前記リリース上昇位置での旋回中には上記の嵌合穴５２の周壁５２ａによって下降が阻止されると共に前記の直進下降時には上記の嵌合穴５２に嵌入されるように構成した嵌合部５４と、を備えることが好ましい。これにより、誤動作防止機構を簡素に構成できる。
　上記の嵌合穴５２と上記の嵌合部５４とを平面視で長円形状に形成することにより、上記の誤動作防止機構をさらに簡素に構成できる。
　また、本発明においては、前記クランプロッド７が前記リリース上昇位置に押し上げられた状態では、前記の嵌合穴５２の周壁５２ａの上面と前記の嵌合部５４の下面との間に所定の隙間Ｇが形成されることが好ましい。この場合、クランプロッドの旋回中に上記の周壁の上面と上記の嵌合部の下面とが摺動しないので、誤動作防止機構の寿命が長くなる。
図１Ａと図１Ｂは本発明の一実施形態を示している。　図１Ａは、クランプ装置のリリース状態の立面視の断面図である。　図１Ｂは、上記の図１Ａ中のＢ－Ｂ線矢視断面図に相当する図である。 上記クランプ装置の要部の横断面図である。 上記クランプ装置に設けた環状ピストンの外周部の展開図である。 図４Ａと図４Ｂは、上記クランプ装置の切換え途中の状態を示し、それぞれ、前記の図１Ａと図１Ｂに類似する図である。 図５Ａと図５Ｂは、上記クランプ装置のロック状態を示し、それぞれ、前記の図１Ａと図１Ｂに類似する図である。
　２：ハウジング，３ａ：ハウジング２のハウジング本体３の上端壁，５：ハウジング本体３の下端壁，６：シリンダ孔，７：クランプロッド，１３：環状ピストン，１８：ガイド溝，１９：係合具(係合ボール)，２３：旋回溝，２４：直進溝，２６：伝動機構，３３：被駆動部，４０：ロック作動室，５２：嵌合穴，５２ａ：周壁，５４：嵌合部，Ｄ１・Ｄ２：クランプロッド７の直径，Ｇ：隙間，Ｍ：誤動作防止機構．
　以下、本発明の一実施形態を図１から図５によって説明する。まず、図１Ａから図３によって本発明のクランプ装置の構造を説明する。
　ハウジング２は、複数のボルト(図示せず)によってベース１に固定されるハウジング本体３と、そのハウジング本体３の下部に設けた下端壁５とを備える。
　上記ハウジング２のシリンダ孔６内にクランプロッド７が挿入される。そのクランプロッド７の上端部にクランプアーム８が着脱可能に固定される。また、上記クランプロッド７の上寄り部が上記ハウジング本体３の上端壁３ａに封止具９を介して保密状かつ緊密に嵌合される。さらに、上記クランプロッド７の途中高さ部に設けたフランジ１０が上記の上端壁３ａの下面に回転自在に受け止め可能になっている。
　上記シリンダ孔６は、上半部の小径孔６ａと下半部の大径孔６ｂとを備える。そのシリンダ孔６と上記クランプロッド７との間の環状空間に、環状ピストン１３が、外封止具１４及び内封止具１５を介して、軸心方向(ここでは上下方向)へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入される。
　上記の環状ピストン１３の外周部には、３つのガイド溝１８が周方向へほぼ等間隔に形成される。また、上記の各ガイド溝１３に嵌合する係合ボール(係合具)１９が前記シリンダ孔６の小径孔６ａの内周壁に設けられる。各係合ボール１９は、上記の小径孔６ａの内周壁に形成した凹穴２０に支持されている。
　上記ガイド溝１８は、主として図３の展開図に示すように、下部溝２２と旋回溝２３と直進溝２４とを上向きに連ねて形成されている。上記の旋回溝２３の傾斜角度は、１０度から３０度の範囲内であることが好ましく、ここでは約２０度に設定してある。
　上記クランプロッド７と上記の環状ピストン１３との間に伝動機構２６が設けられる。その伝動機構２６は、上記クランプロッド７と環状ピストン１３とが軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容するために配置されており、この実施形態では次のように構成されている。
　上記クランプロッド７の下寄り部の外周部に、上下方向へ延びる３つの伝動溝２７が周方向へほぼ等間隔に形成される。各伝動溝２７に嵌合される伝動ボール２８が前記の環状ピストン１３に設けられる。上記の伝動ボール２８は支持プレート２９と止め輪３０を介して上記の環状ピストン１３の凹部３１に支持されている。
　また、上記クランプロッド７の下寄り部には、左右二つに分割された被駆動部３３が止め輪３４によって嵌着される。
　前記ハウジング本体３の上端壁３ａと上記の環状ピストン１３との間にロック作動室４０が形成され、そのロック作動室４０に圧油給排路４１を介してロックポート４２が連通される。また、前記の下端壁５と上記の環状ピストン１３との間にリリース作動室４３が形成され、そのリリース作動室４３に別の圧油給排路４４を介してリリースポート４５が連通される。
　そして、上記クランプロッド７において、前記の封止具９によって前記の上端壁３ａに封止された部分の直径Ｄ１を、前記の内封止具１５によって上記の環状ピストン１３に封止された部分の直径Ｄ２よりも大きい値に設定している。これにより、上記クランプロッド７の上寄り部の受圧断面積が下寄り部の受圧断面積よりも大きい値になり、上記のロック作動室４０の圧油から作用する差力によって上記クランプロッド７が図１Ａに示すリリース上昇位置に押上げられる。
　即ち、この実施形態では、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力によって、そのクランプロッド７を先端方向のリリース上昇位置に保持する機構が構成されている。
　前記の環状ピストン１３の環状の受圧断面積は、それに作用する下向き力が、上記クランプロッド７に作用する上向きの差力よりも大きくなるように設定されている。
　そして、上記ロック作動室４０とリリース作動室４３と上記の環状ピストン１３が、その環状ピストン１３を昇降させる駆動機構Ａを構成している。
　また、上記クランプロッド７の上記リリース上昇位置での旋回中に当該クランプロッド７が下降するのを阻止すると共に上記クランプロッド７が後述の直進下降時に下降するのを許容する誤動作防止機構Ｍが設けられる。この誤動作防止機構Ｍは次のように構成されている。
　前記ハウジング２の前記の下端壁５に平面視で円形の収容穴５１と長円形状に形成した嵌合穴５２とが上下に設けられる。前記クランプロッド７の下端部には、上記の嵌合穴５２に対応して、平面視で長円形状に形成した嵌合部５４が設けられる。そして、図１Ａのリリース状態では、上記の嵌合穴５２の長軸に対して嵌合部５４の長軸が直交するようになっている(図１Ｂを参照)。また、その図１Ａのリリース状態では、上記の嵌合部５４の下面と上記の嵌合穴５２の周壁５２ａの上面との間には僅かな隙間Ｇが形成されている。
　そして、上記クランプロッド７が上記リリース上昇位置での旋回中に何らかの原因によって下降したときには、上記の嵌合部５４の下面が上記の嵌合穴５２の周壁５２ａによって受け止められ、上記クランプロッド７の下降が阻止される(図１Ｂを参照)。これに対して、上記クランプロッド７の後述の直進下降時には、上記の嵌合部５４が上記の嵌合穴５２に嵌入されるようになっている(後述の図５Ａと図５Ｂを参照)。
　上記構成のクランプ装置は次のように作動する。
　図１のリリース状態では、ロック作動室４０の圧油が排出されると共にリリース作動室４３に圧油が供給されている。これにより、前記の環状ピストン１３が上昇される。また、前記クランプロッド７は、前記の直径Ｄ２に相当する受圧断面積に作用する上向き力によって図１Ａのリリース上昇位置に保持されている。
　上記の図１Ａのリリース状態から図５Ａのロック状態に切り換えるときには、その図１Ａのリリース状態において、上記リリース作動室４３の圧油が排出されると共に上記ロック作動室４０に圧油が供給される。
　すると、図４Ａに示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の旋回溝２３に沿って平面視で時計回りの方向へ旋回しながら下降していく。これにより、上記リリース上昇位置に保持されたクランプロッド７(及びクランプアーム８)が前記伝動ボール２８及び伝動溝２７を介して平面視で時計回りの方向へ水平旋回される。
　そして、上記の環状ピストン１３が旋回用ストロークＳ１下降したときに、上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)がほぼ９０度旋回すると共に、上記の環状ピストン１３の下部に固定された前記の支持プレート２９が前記の被駆動部３３に接当する。これと同時に、上記クランプロッド７の下端に設けた前記の嵌合部５４と前記の嵌合穴５２との位相が合致し(図４(Ｂ)を参照)、その嵌合穴５２に上記の嵌合部５４が対面する。
　引き続いて、図５Ａに示すように、上記ロック作動室４０の圧力により、環状ピストン１３が前記の直進溝２４に沿って真っ直ぐに下降すると共に、その環状ピストン１３が上記被駆動部３３を介して上記クランプロッド７を真っ直ぐに下降させていく。そして、上記クランプロッド７がロック用ストロークＳ２下降したときに、上記の環状ピストン１３の下面が前記の下端壁５の上面に受け止められる。
　なお、ここでは、上記クランプロッド７及びクランプアーム８が下方へフルストロークした状態で説明したが、上記クランプアーム８は、フルストロークするよりも前にワーク(図示せず)を固定するように構成される。
　上記の図５Ａのロック状態から図１Ａのリリース状態へ切り換えるときには、その図５Ａのロック状態において、ロック作動室４０の圧油を排出すると共にリリース作動室４３に圧油を供給すればよい。これにより、前記の手順とは逆の手順でクランプ装置が作動する。
　即ち、まず、図４Ａに示すように、上記の環状ピストン１３及びクランプロッド７がリリース作動室４３の油圧力によって真っ直ぐに上昇し、そのクランプロッド７の前記フランジ１０が前記の上端壁３ａに受け止められる。次いで、図１Ａに示すように、回転しながら上昇する上記の環状ピストン１３がクランプロッド７を平面視で反時計回りの方向へ旋回させるのである。
　ところで、前記の図１Ａの状態から図４Ａの状態への切換え開始時において、上記の環状ピストン１３の内周面と上記クランプロッド７の外周面との嵌合部に異物が噛みこんだ場合には、上記の環状ピストン１３とクランプロッド７とが一体となってしまい、その環状ピストン１３の旋回下降に同行して上記クランプロッド７も旋回しながら下降するおそれがある。この場合、そのクランプロッド７の上部に固定した前記クランプアーム８も旋回しながら下降してしまい、そのクランプアーム８が他物と干渉するという弊害が発生する。
　しかしながら、本発明によれば、上記クランプロッド７の所定量以上の旋回下降は、前記の嵌合部５４が前記の嵌合穴５２の周壁５２ａで受け止められることによって阻止できるので(図１(Ｂ)を参照)、上記弊害の発生を防止できる。
　上記の実施形態は次のように変更可能である。
　前記クランプロッド７の旋回角度は、上記の実施形態では約９０度で例示したが、前記ガイド溝１８の旋回溝２３の傾斜方向の長さを変更する等により、所望の旋回角度に設定可能である。
　前記クランプロッド７(及びクランプアーム８)の旋回方向は、上記ガイド溝１８が傾斜する方向を逆にすることにより、例示した旋回方向とは逆方向へ変更可能である。
　上記クランプロッド７(及びクランプアーム８)を周方向にほぼ均等に支持するうえで、前記ガイド溝１８及び係合ボール(係合具)１９は、３つ又は４つ設けることが好ましいが、１つ又は２つ若しくは５つ以上であってもよい。また同様に、前記の伝動機構２６の伝動溝２７及び伝動ボール２８は、３つ又は４つ設けることが好ましいが、１つ又は２つ若しくは５つ以上であってもよい。
　その伝動機構２６の伝動具は、例示のボール２８に代えてキーであってもよい。また、その伝動機構２６の伝動溝２７は、スプライン状に形成してもよい。
　上記ガイド溝１８は、環状ピストン１３の外周部に設けることに代えて、前記シリンダ孔６の内周壁に設けてもよい。この場合、前記ハウジング本体３の筒孔に、内周部にガイド溝１８を形成したスリーブ(図示せず)を嵌合固定して、そのスリーブの内周によって前記シリンダ孔６の小径孔６ａを構成することが好ましい。
　上記の場合、前記の係合ボール(係合具)１９は、上記シリンダ孔６の内周壁に設けることに代えて、環状ピストン１３の外周部に設けられる。
　前記の嵌合穴５２の周壁５２ａの上面と前記の嵌合部５４の下面との間に前記の隙間Ｇを設けることに代えて、上記の周壁５２ａの上面に上記の嵌合部５４を軽く接当させるようにしてもよい。
　上記の嵌合穴５２と嵌合部５４との嵌合構造は、例示した構造に代えて、種々の変形例が考えられ、例えば、前述した従来技術(実公昭６０－１８２６７号公報)の第２ａ図及び第２ｃ図に示された構造であってもよい。
　上記の環状ピストン１３を駆動する前記の駆動機構Ａは、その環状ピストン１３の上下両側に作動室４０，４３を形成することに代えて、次のように構成してもよい。即ち、環状ピストン１３の上側に前記ロック作動室４０を形成すると共に、環状ピストン１３の下側にバネ室を形成し、そのバネ室に装着した戻しバネによって上記の環状ピストン１３を上方へ付勢する。
　クランプ装置の作動流体は、圧油等の液体に代えて圧縮空気等の気体であってもよい。
　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。

Claims (6)

  1. 　ハウジング(２)のシリンダ孔(６)内に挿入したクランプロッド(７)がリリース上昇位置で旋回された後にロック下降位置へ直進駆動されるように構成したクランプ装置であって、
    　上記シリンダ孔(６)と上記クランプロッド(７)との間に軸心方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に挿入された環状ピストン(１３)と、
    　上記の環状ピストン(１３)の外周部と上記シリンダ孔(６)の内周壁との一方に設けられたガイド溝(１８)であって、上向きに連ねて設けた旋回溝(２３)と直進溝(２４)とを有するガイド溝(１８)と、
    　上記の環状ピストン(１３)の外周部と上記シリンダ孔(６)の内周壁との他方に設けられて上記ガイド溝(１８)に嵌合する係合具(１９)と、
    　上記クランプロッド(７)と上記の環状ピストン(１３)との両者間に設けられて、これら両者が軸心回りに相対回転するのを防止すると共に軸心方向へ相対移動するのを許容する伝動機構(２６)と、
    　上記の環状ピストン(１３)の上側に形成されて圧力流体が給排されるロック作動室(４０)と、を備え、
    　上記ハウジング(２)の上端壁(３ａ)に封止された部分における上記クランプロッド(７)の直径(Ｄ１)を上記の環状ピストン(１３)に封止された部分における上記クランプロッド(７)の直径(Ｄ２)よりも大きい値に設定し、
    　上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置から上記ロック下降位置へ移動させるときには、上記ロック作動室(４０)に圧力流体を供給することにより、そのロック作動室(４０)の圧力流体から上記クランプロッド(７)に作用する上下方向の差力によって当該クランプロッド(７)を前記リリース上昇位置に押上げた状態で上記の環状ピストン(１３)が上記の旋回溝(２３)及び係合具(１９)を介して旋回しながら下降して、当該環状ピストン(１３)が上記の伝動機構(２６)を介して上記クランプロッド(７)を上記リリース上昇位置で旋回させ、その後、上記の環状ピストン(１３)が、上記クランプロッド(７)に設けた被駆動部(３３)を介して当該クランプロッド(７)を直進下降させるように構成し、
    　上記クランプロッド(７)が上記の旋回中に下降するのを阻止すると共に当該クランプロッド(７)が上記の直進下降時に下降するのを許容する誤動作防止機構(Ｍ)を、上記クランプロッド(７)の下部と上記ハウジング(２)の下端壁(５)とに設けた、
    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、
    　前記ガイド溝(１８)を前記の環状ピストン(１３)の前記の外周部に設けると共に、前記の係合具(１９)を前記シリンダ孔(６)の前記の内周壁に設けた、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、
    　前記の誤動作防止機構(Ｍ)は、前記ハウジング(２)の前記の下端壁(５)に設けられた嵌合穴(５２)と、前記クランプロッド(７)の前記の下部に設けられた嵌合部(５４)であって前記リリース上昇位置での旋回中には上記の嵌合穴(５２)の周壁(５２ａ)によって下降が阻止されると共に前記の直進下降時には上記の嵌合穴(５２)に嵌入されるように構成した嵌合部(５４)と、を備えることを特徴とするクランプ装置。
  4. 　請求項３のクランプ装置において、
    　前記の嵌合穴(５２)と前記の嵌合部(５４)とを平面視で長円形状に形成した、ことを特徴とするクランプ装置。
  5. 　請求項３のクランプ装置において、
    　前記クランプロッド(７)が前記リリース上昇位置に押し上げられた状態では、前記の嵌合穴(５２)の周壁(５２ａ)の上面と前記の嵌合部(５４)の下面との間に所定の隙間(Ｇ)が形成される、ことを特徴とするクランプ装置。
  6. 　請求項４のクランプ装置において、
    　前記クランプロッド(７)が前記リリース上昇位置に押し上げられた状態では、前記の嵌合穴(５２)の周壁(５２ａ)の上面と前記の嵌合部(５４)の下面との間に所定の隙間(Ｇ)が形成される、ことを特徴とするクランプ装置。
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