夹紧装置的制作方法

本发明涉及一种将供机械加工的工件等夹紧的夹紧装置，特别是关于以流体压将作用于活塞构件的力量增强并驱动夹紧的装置。

背景技术：

使用流体压的夹紧装置中，可通过加大活塞构件的压力承受面积以强化夹紧力。但，在此情况下，夹紧装置会大型化，在系统构成上会因自由度减少而造成不利的情形。因此，加装增强机构以强化夹紧力方式的各种夹紧装置已实用化。特别是使用加压空气作为流体压的情况下，已有不少加装增强机构的例子。

在专利文献1的图4所载述的夹紧装置中，在夹紧器本体内形成缸孔，以滑动自如方式在该缸孔装设有筒状的第1活塞及内插于该第1活塞的轴状第2活塞，将输出杆一体形成于第2活塞，并将从上方突出于第1活塞的上端侧部分内部的筒状部一体形成于夹紧器本体，且设有使作用于第1活塞的流体压所产生的力量增强并传递到第2活塞的增强机构。复设有将第1活塞朝夹紧动作方向推压的夹紧力保持用压缩弹簧。

前述增强机构的构成包括：前述筒状部的多个保持孔；以可朝径向动作的方式装设于该等保持孔的多个球体；形成在第1活塞的上端侧部分内面的部分圆锥面；及以可供多个球体抵接的方式形成于第2活塞的多条凸轮沟。缸孔的第1、第2活塞的下侧形成有第1流体压动作室，第1、第2活塞的上侧形成有第2流体压动作室。

【先前技术文献】

〔专利文献〕

(专利文献1)日本专利第5129378号公报

技术实现要素：

〔发明所欲解决的课题〕

专利文献1的夹紧装置中，将第2活塞与输出杆以一体方式形成，为了使第1流体压动作室内的流体压作用于第2活塞，而将第1活塞形成为筒状，并通过由第2活塞承受第1流体压动作室内的流体压，使输出杆朝夹紧动作方向驱动。

夹紧力虽为使筒状的第1活塞承受第1流体压动作室的流体压而产生的力通过增强机构来增强所得的第1力、以及使第1流体压动作室的流体压作用于第2活塞所产生的第2力的合力，但因第2力并非藉增强机构予以增强的力，故在将夹紧力强化以及将夹紧装置小型化上甚为不利。

而且，解除夹紧时，在以第2流体压动作室内的流体压将第1、第2活塞朝解除夹紧方向驱动时，会因保持夹紧用弹簧而对第1活塞朝夹紧方向推压，而且，由于呈筒状，受压面积亦小，故第1活塞会比第2活塞的下降动作落后，恐怕会有不当的力作用于增强机构。

本发明的目的在提供一种采用了缸孔分隔用活塞构件的夹紧装置、及藉增强机构使流体压作用于活塞构件的全部力量增强并传递至输出杆的夹紧装置。

〔解决课题的手段〕

权利要求1的夹紧装置具有：夹紧器本体；输出杆，以升降自如方式装设于该夹紧器本体，且可向夹紧器本体的上端外突出；及纵向的缸孔，形成在前述夹紧器本体内，其特征在于:具备，活塞构件，将前述缸孔分隔成上下，且呈滑动自如；第1、第2流体压动作室，形成于前述缸孔的活塞构件下侧与上侧；流体压通路，在藉以前述第1流体压动作室的流体压使活塞构件向上方进行轻负载行程时，以前述第2流体压动作室的背压而使前述输出杆前进动作的方式，使前述输出杆承受前述背压；增强机构，于前述活塞构件在上升动作的终期进行高负载行程时，藉前述第1流体压动作室的流体压使作用于前述活塞构件的力量增强并传递至前述输出杆；以及连结机构，于前述活塞构件进行松开下降动作时，在下降预定行程后，使前述输出杆和活塞构件连结。

权利要求2的夹紧装置在权利要求1的发明中，前述增强机构具备：筒状部，以从上方突入前述第2流体压动作室的方式形成于夹紧器本体；多个球体，以可朝径向动作的方式装设于该筒状部的多个保持孔；第1部分圆锥面，以越上方直径越大的方式形成于前述活塞构件；及第2部分圆锥面，形成于前述输出杆的下端部，且越上方直径越大。

权利要求3的夹紧装置在权利要求1或2的发明中，前述连结机构具有：杆插入孔，形成于前述输出杆的下端侧部分，且下端呈开放状；连结杆，以自由滑动方式从下方插入该杆插入孔，且一体形成于活塞构件；长孔，以呈上下细长状形成于前述输出杆内的围绕前述杆插入孔的筒壁；及连结销，固定于前述连结杆，且松嵌于长孔。

权利要求4的夹紧装置在权利要求3的发明中，设有使输出杆相对于前述活塞构件朝上方推压的推压手段，该推压手段具备：弹簧收容孔，由前述杆插入孔向上方延伸所形成；及第1压缩弹簧，收容于该弹簧收容孔。

权利要求5的夹紧装置在权利要求1的发明中，再具备装设于第1流体压动作室，藉以将活塞构件向上方往夹紧动作侧推压的第2压缩弹簧。

权利要求6的夹紧装置在权利要求1的发明中，设有夹紧不良侦测机构，该夹紧不良侦测机构具备；流体压通路，形成于前述夹紧器本体内；及开闭阀机构，可使该流体压通路的中途部位开闭，在前述活塞构件未到达上方移动极限位置的状态下，保持在闭阀或开阀的第1状态，且在前述活塞构件到达上方移动极限位置的状态下，切换成开阀或闭阀的第2状态。

权利要求7的夹紧装置为在权利要求1的发明中，该夹紧装置为连杆式夹紧装置，该连杆式夹紧装置具备：夹紧臂，藉销结合于前述输出杆的外端部；及连杆构件，使该夹紧臂的中途部位连结于夹紧器本体。

〔发明的功效〕

若依权利要求1的发明，该夹紧装置具备：夹紧器本体；输出杆；缸孔；活塞构件；第1、第2流体压动作室，形成于缸孔的活塞构件下侧与上侧；流体压通路，在通过第1流体压动作室的流体压使活塞构件向上方进行轻负载行程时，以第2流体压动作室内的背压作用于输出杆；增强机构，在前述活塞构件在上升动作的终期进行高负载行程时，藉前述第1流体压动作室的流体压使作用于前述活塞构件的力量增强，并传递至前述输出杆；及连结机构，于前述活塞构件的松开下降动作时，在下降预定行程后，使前述输出杆与活塞构件连结。由于该夹紧装置具备上述构成，故可达成下述功效。

由于构成为以活塞构件将缸孔分隔成上下，故可藉增强机构使活塞构件承受第1流体压动作室内的流体压而将活塞构件所产生的力量增强，并传递至输出杆，故可强化夹紧力，且谋求夹紧装置的小型化。于活塞构件进行轻负载行程时，由于输出杆承受第2流体压动作室内的背压而前进动作，故不必使第1流体压动作室的流体压作用于输出杆，而可将活塞构件设成将缸孔分隔成上下的构造。

而且，在前述活塞构件进行松开下降动作时，因设有于下降预定行程后使前述输出杆与活塞构件连结的连结机构，故在活塞构件下降至预定行程前，输出杆可维持停止状态，不会有活塞构件的下降动作比输出杆落后的情形，没有不当的力量作用于增强机构的情况。即，输出杆承受第2流体压动作室内的流体压而被向上方推压，故最初维持停止状态，活塞构件下降预定行程后，输出杆才与活塞构件一起下降。

若依权利要求2的发明，由于前述增强机构的构造具备：夹紧器本体的筒状部；多个球体；第1部分圆锥面，形成于前述活塞构件；及第2部分圆锥面，形成于输出杆下端部，故可获致构造简单的增强机构。

若依权利要求3的发明，由于连结机构具有：杆插入孔，输出杆下端侧部分；连结杆，形成于活塞构件，并插入于杆插入孔；长孔，形成于杆插入孔周围筒壁；及连结销，固定于连结杆，且松嵌于长孔，故可获致构造简单且可靠性优异的连结机构。

若依权利要求4的发明，由于设有推压手段，故活塞构件进行轻负载行程时的输出杆上升动作很流畅，而该推压手段具备：弹簧收容孔，形成于输出杆；及第1压缩弹簧，收容于该弹簧收容孔，藉以将输出杆向上方推压。

若依权利要求5的发明，由于设有将活塞构件往夹紧动作侧推压的第2压缩弹簧，故可强化夹紧驱动力，并强化保持在夹紧状态的保持力。

若依权利要求6的发明，由于设有夹紧不良侦测机构，而该夹紧不良侦测机构具备：流体压通路，形成于夹紧器本体内；及开闭阀机构，可将该流体压通路的中途部位进行开闭，且于活塞构件到达上方移动极限位置时切换开闭状态，故在夹紧驱动时，可侦测活塞构件到达上方移动极限位置的夹紧不良状态。

若依权利要求7的发明，可提供一种连杆式夹紧装置，该连杆式夹紧装置具备：夹紧臂，藉销结合于前述输出杆的外端部；及连杆构件，使该夹紧臂的中途部位连结于夹紧器本体。

附图说明

图1为本发明实施例1的夹紧装置(夹紧状态)的剖面图；

图2为实施例1的夹紧装置(松开状态)的剖面图；

图3为实施例2的夹紧装置(夹紧状态)的剖面图；

图4为实施例3的夹紧装置(夹紧状态)的剖面图；

图5为实施例4的夹紧装置(夹紧状态)的剖面图；

图6为图5的A部分放大图；

图7为实施例4的夹紧装置(夹紧不良状态)的剖面图；以及

图8为图7的B部分放大图。

具体实施方式

〔发明的实施形态〕

以下根据实施例就本发明的实施形态加以说明。

【实施例1】

本实施例的夹紧装置1如图1、图2所示。图1显示将加工件W夹紧的夹紧状态的夹紧装置，图2为松开状态的夹紧装置。如图1、图2所示，该夹紧装置1为具备：夹紧器本体2、夹紧臂3、输出杆4、连杆构件5、缸孔6、活塞构件7、第1流体压动作室8、第2流体压动作室9、增强机构10、及连结机构11等作为基本构成要素的连杆式夹紧装置。

夹紧器本体2具有上部本体2a、及以一体方式从该上部本体2a的下端向下方延伸的下部本体2b，且在上部本体2a的下端形成有安装面2c。将下部本体2b插入装设至形成于基板构件B的装设孔12，在安装面2c抵接于基板构件B上面的状态下，利用多根螺栓(图示略)使上部本体2a固定于基板构件B。

上部本体2a的一端部形成有向上方突出的连结部2d，连杆构件5的下端部藉销构件13结合于该连结部2d，该连杆构件5的上端部则藉销构件14结合于夹紧臂3的中途部位。其次，夹紧臂3的基端部藉销构件15结合于输出杆4的上端部。

下部本体2b纵向形成有具备铅直轴心的缸孔6，上部本体2a形成有连通到缸孔6上端的环状沟9a。上部本体2a的中央部形成有口径较缸孔6小的杆孔16、及连通于其下端且口径较杆孔16稍大的小径缸孔17。构成小径缸孔17的下端侧部分的筒状部18以一体方式形成于上部本体2a，该筒状部18则从上方向缸孔6的上端部分内突入。

输出杆4具有：杆本体部4a，为穿过杆孔16并向上部本体2a的上端外突出；及杆基部4b，从杆本体部4a向下方延伸且以上下自由滑动方式装设于小径缸孔17。杆孔16的内周部装设有密封构件16a及刮除件16b。前述缸孔6为圆筒状的孔，该缸孔6的下端以内嵌于下部本体2b下端部的封闭板19而封闭，封闭板19则以挡止环20予以固定。封闭板19的外周部装设有密封构件19a。

前述活塞构件7以朝上下方向自由滑动方式装设于缸孔6，且将缸孔6分隔成上下，缸孔6中的活塞构件7下侧形成第1流体压动作室8，活塞构件7上侧则形成第2流体压动作室9。活塞构件7的外周部装设有密封构件7a。活塞构件7的上面侧部分形成有环状沟7b，且以可突入该环状沟7b的方式形成有筒状部18。

夹紧器本体2形成有：作为加压流体的加压空气对第1流体压动作室8进行供给或排出的第1流体通路21、及作为加压流体的加压空气对第2流体压动作室9进行供给或排出的第2流体通路22。第1、第2流体通路21、22则连接于加压空气供给源23。

小径缸孔17的下端侧部分形成有流体压通路24，在通过第1流体压动作室8的流体压使活塞构件7向上方进行轻负载行程时，以第2流体压动作室9的背压使输出杆4前进动作的方式，由输出杆4承受该背压。

同时，设有增强机构10，俾在活塞构件7上升动作的终期进行高负载行程时，藉第1流体压动作室8的流体压使作用于活塞构件7的力量增强并传递至输出杆4。而且，亦设有连结机构11，在活塞构件7的松开下降动作时，于下降预定行程后，将输出杆4与活塞构件7连结。

增强机构10具备：筒状部18，以从上方突入第2流体压动作室9的方式形成于上部本体2a；多个钢球(球体)26，以可朝径向动作的方式装设于形成在该筒状部18的多个保持孔25；第1部分圆锥面27，以越上方直径越大的方式形成于活塞构件7的环状沟7b的外周部；及第2部分圆锥面28，形成于输出杆4的下端部，且呈越上方直径越大。

第1部分圆锥面27对铅直方向倾斜大约10至20°，且形成为可与多个钢球26接触的形态。第2部分圆锥面28则对水平方向倾斜大约40至50°，且形成为可与多个钢球26接触的形态。钢球26的直径为筒状部18的壁部厚度的大约2.25至2.50倍。此外，前述数值仅为一例，并非限定于这些数值。

连结机构11的构成要素包含：杆插入孔29，形成于输出杆4的下端侧部分，且下端呈开放状；连结杆30，以自由滑动方式从下方插入该杆插入孔29，且一体形成于活塞构件7；长孔31，呈上下细长状形成于围绕输出杆4内的杆插入孔29的筒壁；及连结销32，固定于连结杆30，且松嵌于长孔31。

接着，就连杆式夹紧装置1的作用加以说明。

在加压空气供给到夹紧装置1的第2流体压动作室9，且自第1流体压动作室8排出加压空气的松开状态时，如图2所示，活塞构件7处于下限位置，夹紧臂3呈倾斜状态。自该松开状态进行夹紧驱动时，即将加压空气供给至第1流体压动作室8，并从第2流体压动作室9排出加压空气。

此时，在通过第1流体压动作室8的流体压使活塞构件7向上方进行轻负载行程时，由于因活塞构件7的上升而在第2流体压动作室9内产生背压，并由输出杆4承受该背压，夹紧臂3则与活塞构件7一起向上方前进驱动，直到抵接于加工件W，后，仅活塞构件7往夹紧动作侧前进驱动，使增强机构10的第1部分圆锥面27抵接于钢球26，形成夹紧臂3前端部的输出部3a推压加工件W上面的夹紧状态(参照图1)。

此时，在增强机构10方面，由于第1部分圆锥面27将钢球26朝斜上方强力推动，故第2部分圆锥面28亦因钢球26而被强力向上方推动，形成藉夹紧臂3夹紧加工件W的状态。该增强机构10的增强率约为2倍，藉第1流体压动作室8的加压空气而以活塞构件7夹紧驱动力的2倍力量使输出杆4向上方夹紧驱动，使加工件W被强力推压于基板构件B而形成夹紧状态。在此夹紧状态时，连结机构11的连结销32与长孔31下端间具有预定的间隙。

接着，解除夹紧时，一边将第1流体压动作室8的流体压排出，一边将加压空气供给到第2流体压动作室9。于是，在活塞构件7在相当于上述预定间隙的下降预定行程期间，活塞构件7在输出杆4保持停止状态下进行下降移动，由于活塞构件7下降预定行程后，连结销32即抵接于长孔31下端，故活塞构件7与输出杆4形成连结状态，并以一体方式下降移动，成为图2所示的松开状态。

其次，说明有关夹紧装置1的功效。

由于夹紧装置1的构成藉活塞构件7将缸孔6分隔成上下，由活塞构件7承受第1流体压动作室8内的加压空气压力，并藉增强机构10将在活塞构件7产生的力增强，且传递至输出杆4的方式，故可谋求夹紧力的强化及夹紧装置1的小型化。活塞构件7进行轻负载行程时，输出杆4会承受第2流体压动作室9内的背压而前进动作，所以没有使第1流体压动作室8的加压空气作用于输出杆4的必要，故可将活塞构件7构成为将缸孔6分隔为上下的构造。

而且，活塞构件7进行松开下降动作时，由于设有下降预定行程后才连结前述输出杆4与活塞构件7的连结机构11，故在活塞构件7下降预定行程前，输出杆4会维持停止状态，活塞构件7的下降动作相对于输出杆4不会落后，没有不当的力作用在增强机构10的情形。即，由于输出杆4会承受第2流体压动作室9的加压空气压而被朝上方推压，故下降的动作较活塞构件7落后。

由于增强机构10的构造具备：夹紧器本体2的筒状部18、多个钢球26、形成于活塞构件7的第1部分圆锥面27、及形成于输出杆4下端部的第2部分圆锥面28，故可获得构造简单的增强机构10。

由于连结机构11具有：输出杆4下端侧部分的杆插入孔29、形成于活塞构件7并插入至杆插入孔29的连结杆30、形成于杆插入孔29周围筒壁的长孔31、及固定于连结杆30且松嵌于长孔31的连结销32，故可获致构造简单且可靠性优异的连结机构11。

【实施例2】

继根据图3说明有关实施例2的夹紧装置1A。

但，由于夹紧装置1A的大部分构成和前述夹紧装置1属相同，故对相同的构成要素标注相同的符号，并省略其说明，下文中主要就不同的构成部分加以说明。

夹紧装置1A中，设有使输出杆4相对于活塞构件7朝上方推压的推压手段36，该推压手段36具备：由杆插入孔29向上方延伸所形成的弹簧收容孔34；及收容于弹簧收容孔34的第1压缩弹簧35。

因此，活塞构件7以轻负载进行上升行程时，输出杆4的上升动作很流畅。

【实施例3】

兹根据图4说明有关实施例3的夹紧装置1B。

但，由于夹紧装置1B的大部分构成和前述夹紧装置1属相同，故对相同的构成要素标注以相同的符号，并省略其说明，以下主要针对不同的构成部分加以说明。

第1流体压动作室8装设有将活塞构件7向上方朝夹紧动作侧推压的第2压缩弹簧37。但，该第2压缩弹簧37的弹力设定成比通过第2流体压动作室9的流体压而向下作用于活塞构件7的松开驱动力还弱。由于装设了第2压缩弹簧37，故可强化夹紧驱动力，也可使保持夹紧状态的保持力强化。

【实施例4】

有关于实施例4的夹紧装置1C，根据图5至图8来说明。

但，由于夹紧装置1C的大部分构成和前述夹紧装置1属相同，故对相同的构成要素标注以相同的符号，并省略其说明，以下主要就不同的构成部分加以说明。

夹紧装置1C中，设有用以侦测夹紧不良情况的夹紧不良侦测机构40。该夹紧不良侦测机构40具备：形成于夹紧器本体2内的流体压通路41、及可使流体压通路41的中途部位开闭的开闭阀机构42。开闭阀机构42具有如下的构成：在活塞构件7未到达上方移动极限位置的状态下将关闭的第1状态加以保持，且在活塞构件7已到达上方移动极限位置的状态下切换为开启的第2状态。

开闭阀机构41具备：形成于上部本体2a的阀体收容孔43、以可升降方式收容于阀体收容孔43的阀体44、将阀体44朝闭阀方向推压的压缩弹簧45。阀体收容孔43由开口于环状沟9a的小径孔43a、及连通于小径孔43a上端的大径孔43b所组成。

阀体44具有小径部44a及大径部44b。小径部44a在小径孔43a上开设筒状间隙，并以自由滑动方式插入，且较小径孔43a为长；而大径部44b则从小径部44a的上端向上方延伸，并以自由滑动方式装设于大径孔43b，且具有大径孔43b的大约一半长度。小径孔43a的下端附近部位的内周部装设有密封构件46a，大径部44b的外周部亦装设有密封构件46b。

大径部44b的下端形成有环状阀面47，大径孔43b的底部形成有与环状阀面47相对的环状阀座48，阀体44通过装设于大径孔43b的压缩弹簧45而被向下方(闭阀方向)推压。此外，阀体44的中心部形成有换气用贯通孔49，且构成为：在松开状态时，可将第2流体压动作室9的加压空气导入其中以维持闭阀状态。

流体压通路41具有：开口于小径孔43a上部的第1通路41a、及开口于大径孔43b下端部外周面的第2通路41b。在环状阀面47抵接于环状阀座48的闭阀状态时，小径部44a的下端部会向第2流体压动作室9的环状沟9a内突出。前述第1通路41a经由外部通路50而连接于加压空气供给源51，第2通路41b则向大气开放，外部通路50连接有压力开关52或压力感测器。

兹说明有关夹紧不良侦测机构40的作用、功效。

如图5、图6所示，在正常夹紧状态下，由于活塞构件7不会把阀体44的小径部44a向上方推动，故开闭阀机构42会维持闭阀状态，压力开关52侦测到的空气压为“高”。但，如图7、图8所示，在夹紧驱动时，因无加工件W或加工件W的整体高度过低等情况所产生的夹紧不良，而在活塞构件7到达上方移动极限位置时，由于活塞构件7将阀体44的小径部44a向上方推动，故开闭阀机构42会形成开阀状态，压力开关52所侦测到的空气压为“低”。藉此方式即可侦测夹紧不良。

接着，说明有关前述实施例的局部变化例。

1)前述夹紧装置1、1A至1C虽为以加压空气来驱动的夹紧装置，但也可为以油压取代加压空气进行驱动的夹紧装置。

2)夹紧装置1C的开闭阀机构40仅为显示一个例子，也可应用构成不同的开闭阀机构。例如，正常的夹紧状态时呈开阀，夹紧不良时呈闭阀的开闭阀机构也可采用。

3)前述夹紧装置1、1A至1C为连杆式夹紧装置，但本发明也可应用于连杆式夹紧装置以外的各种夹紧装置。

4)此外，显然该行业者只要在不逸离本发明要旨的范围下，也可以加设各种变更形态来实施本发明。

〔产业上的可利用性〕

本发明提供一种用以将欲施行机械加工的加工件W或工具类实施固定的各种夹紧装置。

附图标记说明

1、1A、1B、1C 连杆式夹紧装置

2 夹紧器本体

3 夹紧臂

4 输出杆

5 连杆构件

6 缸孔

7 活塞构件

8 第1流体压动作室

9 第2流体压动作室

10 增强机构

11 连结机构

18 筒状部

24 流体压通路

25 保持孔

26 钢球(球体)

27 第1部分圆锥面

28 第2部分圆锥面

29 杆插入孔

30 连结杆

31 长孔

32 连结销

34 弹簧收容孔

35 第1压缩弹簧

36 推压手段

37 第2压缩弹簧

40 夹紧不良侦测机构

41 流体压通路

42 开闭阀机构