JP2022011795A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランプ対象物を所定範囲内の位置で確実に固定できるクランプ装置を提供する。【解決手段】ハウジング（１）の上壁から上方に突設される筒状のキャップ部材（３）が、ワーク（４）の孔（５）に挿入可能となっている。前記ハウジング（１）内でピストンロッド（９ｂ）が上下方向に移動可能に挿入される。前記キャップ部材（３）の筒孔（８）内で上下方向および水平方向に移動可能なクランプロッド（１７）が、ピストンロッド（９ｂ）に水平方向に移動可能に連結される。前記キャップ部材（３）の筒壁に貫通される案内孔（２４）に挿入される係合部材（２２）が、前記クランプロッド（１７）によって水平方向に移動される。【選択図】 図３

Description

この発明は、ワークやツール等を固定台やロボット等に固定するため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(国際公開第２０１２／０７３７２３号)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。
ハウジング内に形成された空間に筒状のキャップ部材が上下方向および水平方向に移動可能となるように挿入され、そのキャップ部材の上部がハウジングの上壁から上方に突設される。そのキャップ部材は、クランプ対象物の孔に挿入可能となっている。そのキャップ部材の筒孔内にクランプロッドが当該筒孔に沿って摺動可能に挿入される。そのクランプロッドが上下方向へ移動されることにより、クランプ対象物を押圧する係合部材が水平方向へ移動される。ハウジングに上下方向に移動可能に挿入されるピストンロッドに、クランプロッドが水平方向へ移動可能となるようにピン連結される。

国際公開第２０１２／０７３７２３号

上記の従来技術は、キャップ部材の軸心とクランプ対象物の孔の軸心が水平方向に位置ずれしている場合であっても、クランプ対象物にキャップ部材を挿入するときに、クランプロッドの軸心がクランプ対象物の孔の軸心に近づけられるようにクランプ対象物がキャップ部材を介してクランプロッドを水平方向へ押して可動範囲内で移動させる。このため、キャップ部材の軸心とクランプ対象物の軸心とをほぼ一致させた状態でクランプ装置がクランプ対象物を確実にクランプできる点で優れている。しかしながら、そのクランプロッドおよびキャップ部材の可動範囲を超えて位置ずれしたクランプ対象物の孔にキャップ部材を挿入することにより、当該クランプ対象物がキャップ部材の可動範囲内となるように水平に移動される場合には、クランプ対象物が水平方向に強力に押圧する力がキャップ部材およびクランプロッドに作用する。この場合、キャップ部材とハウジング内の前記空間との間に摺動隙間が形成されていることにより、前記押圧力によってキャップ部材が摺動隙間の寸法分だけ傾斜される。このため、傾斜されたキャップ部材が挿入されたクランプ対象物が所望する位置や状態からずれて固定されるおそれがある点で改良の余地があった。
本発明の目的は、クランプ対象物を所定範囲内の位置で確実に固定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１Ａから図１８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の先端壁から筒状のキャップ部材３，３７が先端側に突設される。そのキャップ部材３，３７がクランプ対象物４の孔５に挿入可能となっている。前記ハウジング１内で出力部材９が移動可能に挿入される。前記キャップ部材３，３７の筒孔８，３６内でクランプロッド１７が軸方向および径方向に移動可能となるように挿入され、そのクランプロッド１７が前記出力部材９に当該出力部材９の径方向に移動可能となるように連結される。前記キャップ部材３，３７の筒壁に貫通される案内孔２４に係合部材２２が挿入され、その係合部材２２が前記クランプロッド１７によって前記案内孔２４に沿って移動される。

本発明は、次のような作用効果を奏する。
上記キャップ部材がクランプ対象物の孔に挿入されるときに、クランプ装置に対してクランプ対象物が水平方向の所定範囲内の位置にキャップ部材によって移動される。また、出力部材に対してクランプロッドが水平方向に移動可能となっていることにより、ロック駆動時にクランプロッドの軸心がワークの孔の軸心に近づくように移動される。これにより、クランプ対象物が水平方向へ押す力をキャップ部材が受け止めた状態で、クランプロッドの軸心がクランプ対象物の孔の軸心にほぼ一致した位置で、クランプ装置がクランプ対象物を確実に押圧してクランプできる。

本発明は、下記（１）から（８）の構成を加えることが好ましい。
（１） 例えば、図１Ａから図３Ｂ，図４，図５に示すように、前記出力部材９の先端部に挿入孔１６が形成され、その挿入孔１６に前記クランプロッド１７が挿入される。前記クランプロッド１７の外周壁から位置決め部２８が径方向の外方に突設される。前記クランプロッド１７の外周壁であって、前記位置決め部２８とは別の場所に逃がし部３０が形成される。前記挿入孔１６の内周壁に基準部３１が形成される。前記出力部材９に対して水平方向、および、軸方向に移動可能となるように、前記クランプロッド１７が前記出力部材９に連結される。前記出力部材９に対して前記クランプロッド１７が軸方向に移動されて、前記位置決め部２８が前記基準部３１に対面または当接するときに、前記クランプロッド１７の径方向への移動が制限される。前記出力部材９に対して前記クランプロッド１７が軸方向に移動されて、前記逃がし部３０が前記基準部３１に対面するときに、前記クランプロッド１７が径方向へ移動可能となる。
この場合、クランプ装置をロック駆動して、逃がし部が基準部に対面するときに、出力部材に対してクランプロッドが水平方向へ移動可能となっている。また、クランプ装置をリリース駆動して、位置決め部が基準部に対面するときに、クランプロッドの所定位置（例えば、軸心）が、キャップ部材の所定位置（例えば、軸心）に一致する方向へ移動される。従って、キャップ部材にワークを取り付けおよび取り外しするときに、ワークが係合部材に接触して摩耗したり、衝突して破損したりするのを防止できる。

（２） 例えば、図１Ａから図３Ｂに示すように、前記クランプロッド１７に長孔１９が軸方向に長くなるように径方向に貫通される。前記挿入孔１６の周壁から連結ピン２０が前記挿入孔１６内に向けて突設される。その連結ピン２０が長孔１９に挿入されている。
この場合、連結ピンが長孔にクランプロッドの軸方向および当該長孔の貫通方向に沿って相対移動することができる。

（３） 例えば、図４に示すように、前記挿入孔１６の周壁に孔１９Ａが径方向に貫通される。前記クランプロッド１７から連結ピン２０Ａが当該クランプロッド１７の径方向の外方に突設され、その連結ピン２０Ａが前記孔１９Ａに挿入される。
この場合、連結ピンが長孔にクランプロッドの軸方向および前記軸方向に交差する方向に相対移動することができる。

（４） 例えば、図５に示すように、前記挿入孔１６の周壁に長孔１９Ｂが軸方向に長くなるように径方向に貫通される。前記クランプロッド１７から連結ピン２０Ｂが当該クランプロッド１７の径方向の外方に突設され、その連結ピン２０Ｂが前記長孔１９Ｂに軸方向および前記クランプロッド１７の径方向に相対移動可能に挿入される。
この場合、連結ピンが長孔にクランプロッドの軸方向および当該長孔の貫通方向に沿って相対移動することができる。

（５） 例えば、図６から図１８に示すように、前記クランプロッド１７の外周壁から位置決め部４７が径方向の外方に突設される。前記クランプロッド１７の外周壁であって、前記位置決め部４７とは別の場所に逃がし部４９が形成される。前記キャップ部材３７の前記筒孔３６の内周壁に基準部５０が形成される。前記クランプロッド１７が軸方向に移動されて、前記位置決め部４７が前記基準部５０に対面するときに、前記クランプロッド１７の径方向への移動が制限される。前記クランプロッド１７が軸方向に移動されて前記逃がし部４９が前記基準部３１に対面するときに、前記クランプロッド１７が径方向へ移動可能となっている。

（６） 例えば、図６から図１０，図１５および図１６に示すように、前記ハウジング１の先端壁に環状のストッパ４６が径方向に移動可能となるように装着され、そのストッパ４６の内周壁に前記係合部材２２の外面が当接可能となっている。
この場合、クランプロッドが係合部材を当該クランプロッドの径方向の外方へ移動させて、ストッパに当接させた後は、クランプロッドと係合部材とが一体となって当該クランプロッドの軸方向に移動される。クランプロッドに対して係合部材が当該クランプロッドの径方向の外方へ移動することがストッパによって確実に制限される。

（７） 例えば、図１１および図１２に示すように、クランプロッド１７からストッパ５６が外方に突設され、そのストッパ５６が係合部材２２の先端面に当接可能に所定の隙間をあけて対面される。
この場合、クランプロッドが係合部材を当該クランプロッドの径方向の外方へ移動させて、ストッパが係合部材に当接した後は、クランプロッドと係合部材とが一体となって当該クランプロッドの軸方向に移動される。クランプロッドに対して係合部材が当該クランプロッドの径方向の外方へ移動することがストッパによって確実に制限される。

（８） 例えば、図１３および図１４に示すように、前記キャップ部材３７の筒壁に長孔５７が軸方向に長くなるように径方向に貫通される。前記出力部材９と前記クランプロッド１７とを連結させる連結ピン２０Ｃの端部が前記長孔５７内に当該長孔５７に沿って移動可能となるように挿入される。
この場合、係合部材を当該クランプロッドの径方向に移動させるために、クランプロッドを軸方向に所定距離だけ移動させると、連結ピンがキャップ部材の長孔の端部に当接する。これにより、クランプロッドがキャップ部材を介して係合部材を軸方向へ移動させていく。その結果、上記当接後、クランプロッドに対して係合部材が当該クランプロッドの径方向の外方へ移動することが確実に制限される。

図１Ａは、本発明の第１実施形態を示す断面視の模式図である。図１Ｂは、図１Ａ中の１Ｂ－１Ｂ線の部分断面図である。 図２Ａは、上記クランプ装置のリリース状態を示す断面図であって、上記図１に類似する図である。図２Ｂは、図２Ａ中の２Ｂ－２Ｂ線の部分断面図である。 図３Ａは、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、図１に類似する図である。図３Ｂは、図３Ａ中の３Ｂ－３Ｂ線の部分断面図である。 図４は、上記の第１実施形態の第１変形例を示し、図１Ｂに類似する部分断面図である。 図５は、上記の第１実施形態の第２変形例を示し、上記図１Ａに類似する断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態を示す断面視の模式図である。 図７Ａは、上記クランプ装置のリリース状態を示す断面図であって、上記図６に類似する部分図である。図７Ｂは、図７Ａ中の７Ｂ－７Ｂ線の部分断面図である。 図８は、上記クランプ装置の動作説明図であって、上記図６に類似する図である。 図９は、上記クランプ装置の動作説明図であって、上記図６に類似する図である。 図１０は、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、上記図６に類似する図である。 図１１は、上記の第２実施形態の第１変形例を示し、クランプ装置のリリース状態を示す断面図である。 図１２は、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、図１１に類似する図である。 図１３は、上記の第２実施形態の第２変形例を示し、クランプ装置のリリース状態を示す断面図である。 図１４は、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、図１３に類似する図である。 図１５は、上記の第２実施形態の第３変形例を示し、クランプ装置のリリース状態を示す断面図である。 図１６は、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、図１５に類似する図である。 図１７は、上記の第２実施形態の第４変形例を示し、クランプ装置のリリース状態を示す断面図である。 図１８は、上記クランプ装置のロック状態を示す断面図であって、図１７に類似する図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１Ａから図３Ｂによって説明する。
この実施形態では、クランプ装置をホールクランプに適用した場合を例示してある。

固定台としてのテーブルＴにハウジング１がボルト固定されている。ハウジング本体２から筒状のキャップ部材３が当該ハウジング本体２と一体となるように上方へ突設される。そのキャップ部材３がワーク（クランプ対象物）４の孔５に挿入可能となっている。なお、本実施形態のキャップ部材３の外径寸法は、ワーク４の孔５の内径寸法より小さく設定されている。また、ハウジング１内にシリンダ孔７が上下方向に形成され、そのシリンダ孔７がキャップ部材３の筒孔８に連通される。そのシリンダ孔７に出力部材９が上下方向（当該シリンダ孔７の軸方向）に移動可能に挿入される。その出力部材９は、シリンダ孔７に挿入されるピストン９ａと、そのピストン９ａの上面から上方に突設されるピストンロッド９ｂとを有する。

上記ピストン９ａの上側にロック室１１が形成されると共に、ピストン９ａの下側にリリース室１２が形成される。そのロック室１１内に保持バネ１３が装着され、その保持バネ１３がピストン９ａを下方に付勢する。また、圧油源からの圧油が、ハウジング１内に形成されるロック用給排路１４を通ってロック室１１に給排されると共に、リリース用給排路１５を通ってリリース室１２に給排される。

上記ピストンロッド９ｂの上端部（先端部）に挿入孔１６が上下方向（軸方向）に形成され、その挿入孔１６にクランプロッド１７の下端部（基端部）１８が水平方向に隙間をあけて挿入される。ピストンロッド９ｂに対してクランプロッド１７が水平方向に移動可能となるようにピン連結される。なお、本実施形態では、ピストンロッド９ｂの筒壁から連結ピン２０が径方向の内方に向けて突設される。その連結ピン２０が、クランプロッド１７に貫通される長孔１９に水平方向および上下方向へ移動可能に挿入される。このため、クランプロッド１７がピストンロッド９ｂに対して連結ピン２０に沿って水平方向に移動可能、および、長孔１９に沿って上下方向に移動可能となっている。

上記クランプロッド１７の外周壁に３つの楔部２１が先端側に向かうにつれて広がる（径寸法が大きくなる）ように周方向に所定の間隔をあけて形成されている。各楔部２１に係合部材２２の受け部２３が当接される。楔部２１の傾斜面に沿ってアリ溝２１ａが設けられ、そのアリ溝２１ａには、受け部２３に形成されるガイドレール２３ａが挿入される。また、係合部材２２が、キャップ部材３の筒壁に形成される案内孔２４に移動可能に挿入される。なお、本実施形態では、案内孔２４の内周壁の天井部および底部には、係合部材２２の上面および下面と摺動隙間をあけて挿入されると共に、案内孔２４の内周壁の側面と係合部材２２の側面との間に摺動隙間よりも大きな隙間をあけて係合部材２２が挿入されている。その係合部材２２の外壁に押圧部２５が形成され、その押圧部２５がワーク４の孔５の内周面に当接可能となっている。ここで、本実施形態のクランプ装置では、クランプロッド１７の外周壁に所定の間隔をあけて３つの係合部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えることに代えて、２つの係合部材２２ａ，２２ｂを備えるようにしてもよい。

本実施形態のホールクランプは、リリース駆動するときにクランプロッド１７の軸心をピストンロッド９ｂの軸心に一致させるように当該クランプロッド１７を移動させる戻し機構Ｒを備える。その戻し機構Ｒは、クランプロッド１７の外周壁とピストンロッド９ｂの挿入孔１６の内周壁との間に設けられ、次のように構成される。

上記クランプロッド１７の下端部の外周面から位置決め部２８が水平方向（当該クランプロッド１７の径方向）に向けて周方向に連続して突設される。その位置決め部２８の下側にテーパ部２９と逃がし部３０とが順に形成される。また、ピストンロッド９ｂの挿入孔１６の内周壁に基準部３１が形成される。上記クランプロッド１７に対してピストンロッド９ｂが上方に移動されて、位置決め部２８が基準部３１に対面するときに、クランプロッド１７の水平方向への移動が制限される。また、上記クランプロッド１７に対してピストンロッド９ｂが下方に移動されて、逃がし部３０が基準部３１に対面するときに、クランプロッド１７の水平方向への移動が許容される。本実施形態の戻し機構Ｒは、位置決め部２８とテーパ部２９と逃がし部３０と基準部３１とによって構成される。なお、本実施形態では、位置決め部２８がクランプロッド１７の外周面から水平方向に向けて周方向に連続して突設されるように構成したが、これに限られず、周方向に所定の間隔をあけて２つまたは３つ以上に分けて備えるようにしてもよい。これと同様に、本実施形態では、基準部３１がピストンロッド９ｂの内周面に周方向に連続して突設されるように構成したが、これに限られず、周方向に所定の間隔をあけて２つまたは３つ以上に分けて備えるようにしてもよい。

上記ホールクランプは、図１Ａから図３Ｂに示すように、次のように作動する。
図１Ａおよび図１Ｂの初期状態（リリース状態）では、ロック室１１から圧油が排出されていると共に、リリース室１２に圧油が供給されている。このため、リリース室１２の圧油の押圧力が保持バネ１３の付勢力に抗してピストン９ａを上限位置に移動させている。従って、ピストン９ａがピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を上限位置に移動させている。よって、クランプロッド１７がアリ溝２１ａとガイドレール２３ａとを介して係合部材２２を径方向の内方に移動させている。このとき、クランプロッド１７の位置決め部２８がピストンロッド９ｂの基準部３１に対面しており、ピストンロッド９ｂに対するクランプロッド１７の水平方向への移動が制限される。また、クランプロッド１７の軸心がピストンロッド９ｂの軸心と略一致している。このため、係合部材２２は、その外面がキャップ部材３の外周面より内側となるようにキャップ部材３内に収容されている。これにより、キャップ部材３がワーク４の孔５が外嵌めされるときに、ワーク４の孔５の周壁が係合部材２２に衝突することが防止されている。その結果、衝突による係合部材２２やワーク４の摩耗や破損が防止される。

上記リリース状態のホールクランプの上方にワーク４が移動される。このとき、ホールクランプのシリンダ孔７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ａだけ水平方向に位置ずれしている。そのワーク４を下降させていくと、ワーク４の孔５の周壁がホールクランプのキャップ部材３のテーパ部３ａに当接する。その後、ワーク４がキャップ部材３のテーパ部３ａに沿って右方へ移動しながら下降されていく。そして、図２Ａに示すように、ワーク４の孔５がキャップ部材３を外嵌めする。このとき、ホールクランプのシリンダ孔７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ｂだけ水平方向に位置ずれしている。ここで、本実施形態において、軸心間距離Ａは、許容される位置ずれ許容範囲を超える距離であり、軸心間距離Ｂは、許容される位置ずれ許容範囲内の距離である。すなわち、キャップ部材３にワーク４の孔５を外嵌めすることにより、キャップ部材３がワーク４を位置ずれ許容範囲外から位置ずれ許容範囲内に移動させている。

上記ホールクランプを図２Ａおよび図２Ｂのリリース状態から図３Ａおよび図３Ｂのロック状態にロック駆動するときに、リリース室１２から圧油が排出されると共に、ロック室１１に圧油が供給される。すると、ロック室１１の圧油による押圧力と保持バネ１３の付勢力がピストン９ａとピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を下降していき、そのクランプロッド１７が係合部材２２を当該クランプロッド１７の径方向の外方に移動させていく。このとき、クランプロッド１７の位置決め部２８がピストンロッド９ｂの挿入孔１６から抜き出されて、テーパ部２９または逃がし部３０が基準部３１に対面する。このため、クランプロッド１７がキャップ部材３に対して水平方向に移動可能となる。次いで、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、クランプロッド１７の軸心より右側にある係合部材２２ｂ，２２ｃの押圧部２５がワーク４の孔５の内周壁に受け止められる。その後、クランプロッド１７が下降されると共に、左方へ移動されていく。この間に、クランプロッド１７が、当該クランプロッド１７の軸心より左側にある係合部材２２ａを左方に押し出していく。すると、左側の係合部材２２ａの押圧部２５がワーク４の孔５の内周面に当接する。このとき、ハウジング１のシリンダ孔７の軸心に対してワーク４の軸心が水平方向に距離Ｂだけ位置ずれしているが、クランプロッド１７の軸心とワーク４の孔５の軸心とは一致している。これにより、３つの係合部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃがワーク４の孔５の内周壁を均等に押圧する。その結果、上記ホールクランプが図２Ａのリリース状態から図３Ａのロック状態に切り換えられる。

上記ホールクランプを図３Ａのロック状態から図２Ａのリリース状態にリリース駆動するときには、ロック室１１から圧油が排出されると共に、リリース室１２に圧油が供給される。すると、リリース室１２の圧油による押圧力が保持バネ１３の付勢力に抗してピストン９ａを上方に移動させていく。ピストン９ａがピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を上方へ移動させていくと、クランプロッド１７が３つの係合部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃを当該クランプロッド１７の径方向の内方に移動させていく。そして、クランプロッド１７のテーパ面２９がピストンロッド９ｂの筒状先端部の周壁に当接されると、クランプロッド１７と３つの係合部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃとが、クランプロッド１７の軸心がハウジング１の軸心に一致するように右方に移動されていく。そして、クランプロッド１７の位置決め面２８が基準面３１に対面されて、ピストンロッド１７に対するクランプロッド１７の水平方向への移動が制限される。その後、ピストン９ａがハウジング１の上壁に受け止められて停止される。その結果、ホールクランプは、図３Ａのロック状態から図２Ａのリリース状態に切り換えられる。

上記の実施形態は次の長所を奏する。
ワーク４の孔５をキャップ部材３に外嵌めするときに、キャップ部材３がワーク４を許容範囲外の位置から許容範囲内の位置（所望する位置）となるように移動させる。このとき、ワーク４がキャップ部材３を水平方向（図中においては、左方）に押圧する力が作用するが、ハウジング本体２に一体に形成されているのでキャップ部材３が傾くことがない。このため、ワーク４が位置ずれしていても所定範囲の位置に着座される。また、出力部材９に対してクランプロッド１７が水平方向に移動可能となっていることにより、ロック駆動時にクランプロッド１７の軸心がワーク４の孔５の軸心に近づくように移動される。これにより、係合部材２２がワーク４の孔５の内周壁を均等に押圧するので、クランプ装置はワーク４を確実にクランプできる。

また、ロック状態からリリース状態に切り換えられるときに、テーパ面２９が基準部３１に当接してクランプロッド１７の軸心がハウジング１の軸心に近づくように移動され、位置決め部２８が基準部３１に対面することによりクランプロッド１７の軸心とハウジング１の軸心とが略一致する。これにより、これにより、リリース状態で、係合部材２２がキャップ部材３内に収納される。その結果、キャップ部材３に対してワークを取り付けるとき、または、取り外すときに、ワーク４の孔５の周壁によって係合部材２２が摩耗したり、破損したりするのを防止できる。

上記第１実施形態のクランプ装置の連結ピン２０や長孔１９等の配置位置や形状を、図４および図５に示す第１実施形態の第１変形例及び第２変形例に示すようにしてもよい。

図４に示す第１実施形態の第１変形例では、上記第１実施形態の長孔１９を円形の孔１９Ａに変更している。すなわち、連結ピン２０Ａの直径寸法よりも大きい直径寸法となるように設定される円形の孔１９Ａがクランプロッド１７に貫通され、その孔１９Ａに連結ピン２０Ａが、摺動隙間よりも大きい隙間をあけて挿入される。これにより、ピストンロッド９ｂに対してクランプロッド１７が上下方向及び水平方向へ移動可能となっている。本変形例の孔１９Ａの形状は、円形に限られず、楕円形や略多角形などであってもよい。

また、図５に示す第１実施形態の第２変形例では、ピストンロッド９ｂの筒状先端部の筒壁に長孔１９Ｂが上下方向に長くなるように貫通される。また、クランプロッド１７の下端部１８の外周面から連結ピン２０Ｂが当該クランプロッド１７の径方向に突設されて、その連結ピン２０Ｂが長孔１９Ｂに上下方向へ摺動移動可能に挿入される。本変形例の孔１９Ｂの形状は、例示した長孔に限られず、円形や楕円形や略多角形などであってもよい。

図６から図１０は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、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。

この第２実施形態は、上記の第１実施形態とは次の点で異なる。
ハウジング１の上部に支持筒３５が突設される。その筒孔３６に筒状のキャップ部材３７が上下方向（筒孔３６の軸心方向）に移動可能に挿入される。そのキャップ部材３７は、支持筒３５の筒孔３６に挿入される大径部３８と、その大径部３８の上側に突設される小径部３９とを有する。その小径部３９がワーク４の孔５に挿入可能になっている。その大径部３８の内部と小径部３９の内部とにわたって筒孔が形成され、その筒孔内にピストンロッド９ｂの一部とクランプロッド１７とが上下方向に移動可能に挿入される。その大径部３８の外周壁に取り付け溝４０が周方向に形成され、その取り付け溝４０に弾性リング４１が装着される。その弾性リング４１は、金属によって形成されるリング状の弾性部材であって、周壁に形成されるスリット４２を有する略Ｃ字形状の部材である。その弾性リング４１が、支持筒３５の筒孔３６の内周壁に形成される係止溝４３に挿入されるときに、その弾性リング４１の弾性復元力によって拡径して、係止溝４３と支持筒３５の筒孔３６の内周面との間に形成される段差部４４に係合する。このとき、キャップ部材３７の下方への移動が制限される。その弾性リング４１が縮径するときに、キャップ部材３７の下方への移動が許容される。本実施形態の弾性リング４１が金属によって形成されることに限られず、ゴムや樹脂などによって形成されてもよく、また、スリット４２を省略してもよい。

上記の支持筒３５の上部にリング状のカバー４５が当該支持筒３５の上端面との間に隙間をあけて取り付けられ、その隙間にリング状のストッパ４６が水平方向に移動可能に挿入される。そのストッパ４６の内径寸法は、ワーク４の孔５の内径寸法と同じか、孔５の内径寸法よりも小さくなるように設定されている。そのストッパ４６の内周面に２つの係合部材２２ａ，２２ｂの外周面が当接可能となっている。

本実施形態のクランプ装置は、リリース駆動するときにクランプロッド１７の軸心をキャップ部材３７の軸心に一致させるように当該クランプロッド１７を移動させる戻し機構Ｒを備える。その戻し機構Ｒは、クランプロッド１７の外周壁とキャップ部材３７の内周壁との間に設けられ、次のように構成される。

上記クランプロッド１７の外周壁から位置決め部４７が径方向の外方に突設されるように周方向に形成される。位置決め部４７の上側にテーパ部４８が上方に向かうにつれて先細るように形成される。そのテーパ部４８の上側に逃がし部４９が形成される。キャップ部材３７の筒孔の内周壁に基準部５０が形成される。基準部５０に位置決め部４７が対面するときに、クランプロッド１７の水平方向への移動が制限される。クランプロッド１７がキャップ部材３７に対して下方へ移動されることにより、キャップ部材３７の基準部５０から位置決め部４７が抜き出されて、基準部５０に逃がし部４９が対面するときに、クランプロッド１７の水平方向への移動が許容される。本実施形態の戻し機構Ｒは、位置決め部４７とテーパ部４８と逃がし部４９と基準部５０とによって構成される。

上記の係合部材２２の外壁から突起部５３が外方に向けて突設され、その突起部５３の下面によって押圧部２５が構成される。その押圧部２５がワーク４の孔５の周壁に上方から当接可能となっている。

上記ピンクランプは、図６から図１０に示すように、次のように作動する。
図６の初期状態では、ピストン９ａがピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を上限位置に移動させている。このとき、クランプロッド１７の位置決め部４７がキャップ部材３７の基準部５０に対面しており、キャップ部材３７に対するクランプロッド１７の水平方向への移動が制限される。また、クランプロッド１７の軸心がキャップ部材３７の軸心と略一致している。

上記初期状態のピンクランプの上方にワーク４が移動されている。このとき、キャップ部材３７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ａだけ水平方向に位置ずれしている。そのワーク４を下降させていくと、ワーク４の孔５の周壁がキャップ部材３７のテーパ部３７ａに当接する。その後、ワーク４がキャップ部材３７のテーパ部３７ａに沿って右方へ移動しながら下降されていく。このとき、キャップ部材３７の大径部３８の外周面が支持筒３５の筒孔３６の内周面に広い面積で支持されるので、ワーク４がキャップ部材３７を水平方向へ押してもキャップ部材３７がハウジング１に対してほとんど傾斜されることがない。引き続いて、ワーク４の孔５がキャップ部材３７を外嵌めする。このとき、キャップ部材３７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ｂだけ水平方向に位置ずれしている。

上記ピンクランプを図７Ａおよび図７Ｂのリリース状態から図１０のロック状態にロック駆動するときに、リリース室１２から圧油が排出されると共に、ロック室１１に圧油が供給される。すると、ロック室１１の圧油による押圧力と保持バネ１３の付勢力がピストン９ａとピストンロッド９ｂとを介してクランプロッド１７を下降させていき、そのクランプロッド１７が係合部材２２を当該クランプロッド１７の径方向の外方に移動させていく。そのクランプロッド１７が所定高さ位置まで下降されて、キャップ部材３７の基準部５０から位置決め部４７が抜き出されて、基準部５０に逃がし部４９が対面する。このため、クランプロッド１７がキャップ部材３７に対して水平方向に移動可能となる。次いで、図８に示すように、右側の係合部材２２ｂの外面がワーク４の孔５の内周壁に当接する。その後、クランプロッド１７が下降されると共に、左方へ移動されていく。引き続いて、図９に示すように、左側の係合部材２２ａの外面がストッパ４６の内周面に係合すると共に、右側の係合部材２２ｂの外面もストッパ４６の内周面に係合する。このため、左右両側の係合部材２２ａ，２２ｂとクランプロッド１７との相対移動が制限される。この後、クランプロッド１７と係合部材２２とが一体に下降されていき、係合部材２２がキャップ部材３７を下方へ押していく。このため、キャップ部材３７に装着される弾性リング４１が支持筒３５の筒孔３６内の段差部４４によって縮径されて、クランプロッド１７と係合部材２２とキャップ部材３７とが一体に下降されていく。これにより、図１０に示すように、係合部材２２の押圧部２５がワーク４の孔５の内周壁を上方から押圧する。その結果、キャップ部材３７の軸心に対してワーク４の軸心が水平方向に距離Ｂだけ位置ずれすると共に、クランプロッド１７の軸心がワーク４の孔５の軸心と略一致した状態で、上記ピンクランプが図７のリリース状態から図１０のロック状態に切り換えられる。

上記ピンクランプを図１０のロック状態から図７Ａのリリース状態にリリース駆動するときには、ロック室１１から圧油が排出されると共に、リリース室１２に圧油が供給される。すると、リリース室１２の圧油による押圧力が保持バネ１３の付勢力に抗してピストン９ａを上方に移動させていく。ピストン９ａがピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を上方へ移動させていく。このとき、弾性リング４１の弾性復元力が支持筒３５の筒孔３６の内周面に作用することにより、筒孔３６の内周面と弾性リング４１との間に摩擦力が生じる。この摩擦力によってキャップ部材３７が下降位置に取り残される。このため、クランプロッド１７が左右両側の係合部材２２ａ，２２ｂを当該クランプロッド１７の径方向の内方に移動させていく。次いで、クランプロッド１７のテーパ部４８がキャップ部材３７の基準部５０に当接されると、クランプロッド１７と左右両側の係合部材２２ａ，２２ｂとが、上昇されながら右方に移動されていく。このため、クランプロッド１７の軸心がキャップ部材３７の軸心に近づく。そして、クランプロッド１７の位置決め部４７がキャップ部材３７の基準部５０に対面されると、クランプロッド１７の軸心がハウジング１の軸心にほぼ一致する。このとき、左右両側の係合部材２２ａ，２２ｂがキャップ部材３７の内側に収納される。その後、ピストンロッド９ｂの上面がキャップ部材３７を上方に押すと共に、そのキャップ部材３７が係合部材２２を上方へ押していく。キャップ部材３７の大径部３８の上面が支持筒３５の上壁３５ａに受け止められて、ピストン９ａの上昇が停止される。その結果、ピンクランプは図１０のロック状態から図７Ａのリリース状態に切り換えられる。

上記の実施形態は次の長所を奏する。
ワーク４の孔５をキャップ部材３に外嵌めするときに、キャップ部材３がワーク４を許容範囲外の位置から許容範囲内の位置（所望する位置）となるように移動させる。このとき、ワーク４がキャップ部材３を水平方向（図中においては、左方）に押圧する力が作用するが、支持筒３５の筒孔３６の内周面にキャップ部材３７の大径部３８の外周面が広い面で支持されるのでハウジング１に対して支持筒３５がほとんど傾かない。また、出力部材９に対してクランプロッド１７が水平方向に移動可能となっていることにより、ロック駆動時にクランプロッド１７の軸心がワーク４の孔５の軸心に近づくように移動される。これにより、係合部材２２がワーク４の孔５の周壁を均等に押圧するので、クランプ装置はワーク４を確実にクランプできる。

また、ロック状態からリリース状態に切り換えられるときに、テーパ面４８が基準部５０に当接してクランプロッド１７の軸心がキャップ部材３７の軸心に近づくように移動され、位置決め部４７が基準部５０に対面することによりクランプロッド１７の軸心とキャプ部材３７の軸心とが略一致する。これにより、これにより、リリース状態で、係合部材２２がキャップ部材３７内に収納される。その結果、キャップ部材３に対してワークを取り付けるとき、または、取り外すときに、ワーク４の孔５の周壁によって係合部材２２が摩耗したり、破損したりするのを防止できる。

図１１および図１２は、上記の第２実施形態の第１変形例を示しており、その第２変形例は、上記の第１実施形態および第２実施形態とは次の点で異なる。
上記の第２実施形態のピンクランプがストッパ４６を備えることに代えて、第１変形例のピンクランプでは、クランプロッド１７の外周面からストッパピン５６が径方向の外方に突設されている。そのストッパピン５６が係合部材２２を受け止め可能となるように構成されている。これにより、クランプロッド１７が下降されて、図１２に示すように、ストッパピン５６が係合部材２２に当接されると、その後、クランプロッド１７と係合部材２２とが一体に下降される。その結果、係合部材２２が径方向の外方へ移動することが制限される。

図１３および図１４は、上記の第２実施形態の第２変形例を示しており、その第２変形例は、上記の第１実施形態および第２実施形態とは次の点で異なる。
上記の第２実施形態のピンクランプがストッパ４６を備えることに代えて、キャップ部材３７の大径部３８の周壁に長孔５７が上下に長くなるように形成されると共に、連結ピン２０Ｃの端部がその長孔５７に挿入されるように構成される。これにより、クランプ装置をロック駆動させるときに、ピストンロッド９ｂが所定位置に下降されると、連結ピン２０Ｃがキャップ部材３７の長孔５７の下端面に当接する。その後、ピストンロッド９ｂが連結ピン２０Ｃを介してキャップ部材３７を押し下げていき、そのキャップ部材３７が係合部材２２を下方へ押して下げていく。また、クランプ装置をリリース駆動させるときに、ピストンロッド９ｂが上昇されると、連結ピン２０Ｃがキャップ部材３７の長孔５７の上端面に当接する。その後、ピストンロッド９ｂが連結ピン２０Ｃを介してキャップ部材３７を押し上げていき、そのキャップ部材３７が係合部材２２を押し上げていく。

図１５および図１６は、上記の第２実施形態の第３変形例を示しており、その第３変形例は、上記の第１実施形態および第２実施形態とは次の点で異なる。
上記の第２実施形態のクランプ装置では、位置決め部４７がクランプロッド１７の外周面に当該クランプロッド１７の軸方向に平行するようにストレートに形成される。これに対して、第３変形例の位置決め部４７Ａは、クランプロッド１７の外周壁に上方（先端側）に向かうにつれて先細りするテーパ外周面によって構成される。本変形例では、キャップ部材３７の内周壁に基準部５０Ａがテーパ状に形成されている。これにより、位置決め部４７Ａと基準部５０Ａとが全周にわたって係合するときに、ピストンロッド９ｂの軸心とクランプロッド１７の軸心がほぼ一致するように構成されている。

図１７および図１８は、上記の第２実施形態の第４変形例を示しており、その第４変形例は、上記の第１実施形態および第２実施形態とは次の点で異なる。
上記の第２実施形態のクランプ装置では、キャップ部材３７に弾性リング４１が装着される。これに対して、第２変形例のクランプ装置では、支持筒３５の筒孔３６内であって、キャップ部材３７の下端面とハウジング本体２の上端面との間にバネ６４が装着される。このため、ハウジング１に対してバネ６４がキャップ部材３７を上方へ付勢している。

上記のピンクランプは、図１７および図１８に示すように、次のように作動する。
図１７に示す初期状態のピンクランプの上方にワーク４が移動されている。このとき、ピンクランプのキャップ部材３７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ａだけ水平方向に位置ずれしている。そのワーク４を下降させていくと、ワーク４の孔５の周壁がピンクランプのキャップ部材３７のテーパ部３７ａに当接する。その後、ワーク４がキャップ部材３７のテーパ部３７ａに沿って右方へ移動しながら下降されていく。引き続いて、ワーク４の孔５がキャップ部材３７を外嵌めする。このとき、キャップ部材３７の軸心からワーク４の孔５の軸心が距離Ｂだけ水平方向に位置ずれしている。

上記ピンクランプを図１７のリリース状態から図１８のロック状態にロック駆動するときに、リリース室１２から圧油が排出されると共に、ロック室１１に圧油が供給される。すると、ロック室１１の圧油による押圧力と保持バネ１３の付勢力がピストン９ａとピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を下降させていく。このとき、クランプロッド１７が所定高さ位置に下降されたときに、キャップ部材３７の基準部５０からクランプロッド１７の位置決め部４７が離間（対面状態が解除）されて、基準部５０に逃がし部４９が対面するので、クランプロッド１７の水平方向への移動が許容される。そのクランプロッド１７が係合部材２２を当該クランプロッド１７の径方向の外方に移動させていく。次いで、右側の係合部材２２の外面がワーク４の孔５の内周壁に当接する。その後、クランプロッド１７が下降されると共に、左方へ移動されていく。左側の係合部材２２ａの外面がワーク４の孔５の内周壁に当接する。このため、クランプロッド１７と係合部材２２との相対移動が制限される。その後、クランプロッド１７と係合部材２２とが一体に下降されていくと共に、その係合部材２２がキャップ部材３７をバネ６４の付勢力に抗して下方へ押していく。これにより、キャップ部材３７の軸心がワーク４の孔５の軸心に対して水平方向に距離Ｂだけ位置ずれしていると共に、クランプロッド１７の軸心がキャップ部材３７の軸心にほぼ一致した状態で、係合部材２２の押圧部２５がワーク４の孔５の周縁を上方から確実に押圧する。その結果、上記ピンクランプが図１７のリリース状態から図１８のロック状態に切り換えられる。

上記ピンクランプを図１８のロック状態から図１７のリリース状態にリリース駆動するときには、ロック室１１から圧油が排出されると共に、リリース室１２に圧油が供給される。すると、リリース室１２の圧油による押圧力が保持バネ１３の付勢力に抗してピストン９ａを上方に移動させていく。ピストン９ａがピストンロッド９ｂを介してクランプロッド１７を上方へ移動させていくと、クランプロッド１７が左右両側の係合部材２２ａ，２２ｂを当該クランプロッド１７の径方向の内方に移動させていく。このとき、バネ６４の付勢力がキャップ部材３７を上方へ押し上げていく。次いで、クランプロッド１７のテーパ部４８がキャップ部材３７の基準部５０に当接されると、クランプロッド１７と左右両側の係合部材２２とは、クランプロッド１７の軸心がキャップ部材３７の軸心に近づくように右方に移動されていく。クランプロッド１７の位置決め部４７がキャップ部材３７の基準部５０に対面されると、クランプロッド１７の軸心がハウジング１の軸心にほぼ一致する。これにより、係合部材２２がキャップ部材３７の内側に収納される。上記バネ６４がキャップ部材３７を上方へ押すと共に、そのキャップ部材３７が係合部材２２を上方へ押していく。キャップ部材３７の大径部の上面が支持筒３５の上壁に受け止められると共に、ピストンロッド９ｂがキャップ部材３７に受け止められてピストン９ａの上昇が停止される。その結果、ピンクランプはロック状態からリリース状態に切り換えられる。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
上記ワークやパレットやツールなどの孔の内周面を押圧するクランプ装置（ホールクランプ）、前記ワークなどの孔の周壁を上方から押圧するクランプ装置（ピンクランプ）に本発明を適用することに限られず、他のクランプ装置やロボットのツールチェンジャ等に適用してもよい。
上記クランプ装置を駆動させるために供給される圧力流体は、例示した圧油に代えて、他の液体または圧縮空気等の気体であってもよい。
上記の保持バネ１３をロック室１１に装着するのに代えて、リリースバネをリリース室１２に装着する構成としてもよい。
また、上記実施形態で例示した複動式のシリンダに代えて単動式のシリンダであってもよい。
さらには、例示した油圧シリンダに代えて、空圧シリンダや電動アクチュエータであってもよい。
上記キャップ部材３，３７は、ハウジング１と一体となるように突設されても、ハウジング１に上下方向へ移動可能に挿入されてもよい。
上記の出力部材９は、ピストン９ａおよびピストンロッド９ｂを有することに代えて、ピストンのみによって構成されるようにしてもよい。この場合、ピストンの上部に形成される挿入孔にクランプロッド１７が水平方向および上下方向にまたは、水平方向のみに移動可能となるようにピン連結される。
上記係合部材２２は、クランプロッド１７の外周壁に２または３つ設けられることに限られず、４つ以上設けられてもよい。
上記の基準部３１，５０，５０Ａがキャップ部材３，３７の筒孔の内周壁に設けられてもよく、ピストンロッド９ｂの挿入孔１６の内周壁などの他の壁に形成されてもよい。また、基準部３１，５０，５０Ａは、キャップ部材３，３７の筒孔の内周壁、または，ピストンロッド９ｂの挿入孔１６の内周壁に当該筒孔または挿入孔の軸心に平行となるようにストレートに形成されても、当該筒孔または挿入孔の軸心に対して傾斜するようにテーパ状に形成されてもよい。
上記キャップ部材３，３７を上限位置に保持するために、上記第２実施形態のように弾性リングと段差部等を備えることに代えて、上記第２実施形態の第２変形例のようにバネ６４を備えてもよく、また、その逆であってもよい。
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，３：キャップ部材，４：クランプ対象物（ワーク），５：孔，８：筒孔，９：出力部材，１６；挿入孔，１７：クランプロッド，１９，１９Ａ，１９Ｂ；長孔，２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ；連結ピン，２２：係合部材，２４：案内孔，２８：位置決め部，３０：逃がし部，３１：基準部，３６：筒孔，３７：キャップ部材，４６：ストッパ，４７：置決め部，４９：逃がし部，５０：基準部，５６：ストッパ，５７：長孔．

Claims (9)

1. ハウジング（１）の先端壁から先端側に突設されると共に、クランプ対象物（４）の孔（５）に挿入可能となっている筒状のキャップ部材（３，３７）と、
   前記ハウジング（１）内で移動可能に挿入される出力部材（９）と、
   前記キャップ部材（３，３７）の筒孔（８，３６）内で軸方向および径方向に移動可能となるように挿入されると共に、前記出力部材（９）に当該出力部材（９）の径方向に移動可能となるように連結されるクランプロッド（１７）と、
   前記キャップ部材（３，３７）の筒壁に貫通される案内孔（２４）に挿入されると共に、前記クランプロッド（１７）によって前記案内孔（２４）に沿って移動される係合部材（２２）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、
   前記出力部材（９）の先端部に形成される挿入孔（１６）であって、前記クランプロッド（１７）が挿入される挿入孔（１６）と、
   前記クランプロッド（１７）の外周壁から径方向の外方に突設される位置決め部（２８）と、
   前記クランプロッド（１７）の外周壁であって、前記位置決め部（２８）とは別の場所に形成される逃がし部（３０）と、
   前記挿入孔（１６）の内周壁に形成される基準部（３１）と、を備え、
   前記クランプロッド（１７）が前記出力部材（９）に対して水平方向、および、軸方向に移動可能に連結され、前記出力部材（９）に対して前記クランプロッド（１７）が軸方向に移動されて、前記位置決め部（２８）が前記基準部（３１）に対面または当接するときに、前記クランプロッド（１７）の径方向への移動が制限され、
   前記出力部材（９）に対して前記クランプロッド（１７）が軸方向に移動されて、前記逃がし部（３０）が前記基準部（３１）に対面または当接するときに、前記クランプロッド（１７）が径方向へ移動可能となる、ことを特徴とするクランプ装置。
3. 請求項２のクランプ装置において、
   前記クランプロッド（１７）に軸方向に長くなるように径方向に貫通される長孔（１９）と、
   前記挿入孔（１６）の周壁から前記挿入孔（１６）内に向けて突設されると共に、前記長孔（１９）に挿入される連結ピン（２０）と、を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項２のクランプ装置において、
   前記挿入孔（１６）の周壁に径方向に貫通される孔（１９Ａ）と、
   前記クランプロッド（１７）から当該クランプロッド（１７）の径方向の外方に突設されると共に、前記孔（１９Ａ）に挿入される連結ピン（２０Ａ）と、を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項２のクランプ装置において、
   前記挿入孔（１６）の周壁に軸方向に長くなるように径方向に貫通される長孔（１９Ｂ）と、
   前記クランプロッド（１７）から当該クランプロッド（１７）の径方向の外方に突設されると共に、前記長孔（１９Ｂ）に挿入される連結ピン（２０Ｂ）と、を備える、ことを特徴とするクランプ装置。
6. 請求項１のクランプ装置において、
   前記クランプロッド（１７）の外周壁から径方向の外方に突設される位置決め部（４７）と、
   前記クランプロッド（１７）の外周壁であって、前記位置決め部（４７）とは別の場所に形成される逃がし部（４９）と、
   前記キャップ部材（３７）の前記筒孔（３６）の内周壁に形成される基準部（５０）と、を備え、
   前記クランプロッド（１７）が軸方向に移動されて、前記位置決め部（４７）が前記基準部（５０）に対面するときに、前記クランプロッド（１７）の径方向への移動が制限され、
   前記クランプロッド（１７）が軸方向に移動されて、前記逃がし部（４９）が前記基準部（５０）に対面するときに、前記クランプロッド（１７）が径方向へ移動可能となっている、ことを特徴とするクランプ装置。
7. 請求項１のクランプ装置において、
   前記ハウジング（１）の先端壁に環状のストッパ（４６）が径方向に移動可能となるように装着され、そのストッパ（４６）の内周壁に前記係合部材（２２）の外面が当接可能となっている、ことを特徴とするクランプ装置。
8. 請求項１のクランプ装置において、
   前記クランプロッド（１７）からストッパ（５６）が外方に突設され、前記ストッパ（５６）が前記係合部材（２２）の先端部に所定の隙間をあけて当接可能となっている、ことを特徴とするクランプ装置。
9. 請求項１のクランプ装置において、
   前記キャップ部材（３７）の筒壁に長孔（５７）が軸方向に長くなるように径方向に貫通され、前記出力部材（９）と前記クランプロッド（１７）とを連結させる連結ピン（２０Ｃ）の端部が前記長孔(５７)内に当該長孔(５７)に沿って移動可能となるように挿入される、ことを特徴とするクランプ装置。

Images