JPH0696217B2 - クランプ装置 - Google Patents

クランプ装置

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JPH0696217B2
JPH0696217B2 JP61099569A JP9956986A JPH0696217B2 JP H0696217 B2 JPH0696217 B2 JP H0696217B2 JP 61099569 A JP61099569 A JP 61099569A JP 9956986 A JP9956986 A JP 9956986A JP H0696217 B2 JPH0696217 B2 JP H0696217B2
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piston
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clamp
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外志郎 福田
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Tsudakoma Corp
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Tsudakoma Industrial Co Ltd
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    • 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
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0063—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other
    • B23Q1/0072—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other using a clamping opening for receiving an insertion bolt or nipple

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • Feeding Of Workpieces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、マシニングセンター等の自動工作機械におけ
るパレットや、ワークのような被固定物の位置決め用の
クランプ装置に関する。
従来技術 従来から既に知られているこの種のクランプ装置として
は、ベースに対して2箇所のピンで位置決めされたパレ
ットをクランプ片でベース側に押さえ付けることにより
固定するように構成したものが挙げられる。また、他の
クランプ装置としては、筒体の内部にプルスタッドの先
端部を挿入すると共に、このプルスタッドを筒体の内部
で半径方向に移動可能なボール等の係止体によって抜け
止め状態としうるマシニングセンター用ツールシャンク
のクランプ機構が挙げられる。
前者のクランプ装置においては、クランプ装置自体が複
雑かつ大型化すると共に、パレット交換装置も複雑なも
のになるという欠点がある。また、パレット自体の製作
費も高くなる。したがって、小物用のパレットを考慮し
た場合、上述したようなパレットやクランプ装置は不適
当となる。
また、後者のクランプ装置においては、ツールのテーパ
部分の軸径の許容範囲が大きいため、複数のツール間で
は、その外径を一定にすることができない。このため、
このクランプ機構がパレットのクランプ装置に組み込ま
れても、パレット底面をベース面に対して密着すること
ができないので、剛性的に不利であり、切削時に振動が
発生する等の問題が生ずる。
発明の目的 したがって、本発明の目的は、パレット等の被固定物を
軸方向、半径方向、円周方向共に高精度に位置決めで
き、かつ装置自体のコンパクト化およびパレット等の被
固定物の製作費の安価を図ることができ、さらには剛性
的に強いクランプ装置を提供することにある。
発明の概要 そこで、本発明は、プルスタッド型式のクランプ機構を
基礎とし、このクランプ機構によりパレットなどを基準
面で軸方向に位置規制してから、パレット側のテーパ面
にテーパスリーブを押し当てることにより、上記パレッ
トを基準面上で軸の半径方向に正確に割り出して、くさ
び作用の下に固定するようにしている。ここで、プルス
タッドの保持動作、およびテーパスリーブの駆動動作
は、2つのピストンを受圧面積差により差動的に動かす
ことにより達成される。
発明の構成 第1図ないし第3図は、本発明のクランプ装置1を示し
ている。このクランプ装置1は、例えばインデックステ
ーブル2の内部に組み込まれている。クランプ装置1の
ベース3は、中空筒状であり、インデックステーブル2
の内部で軸受け4を介して回転自在に支持されている。
このベース3上には、被固定物であるパレット5が配置
されている。このパレット5は、ベース3に対して位置
が決まるように次のような形状に形成されている。すな
わち、パレット5の底面外周部には、軸方向の位置を決
めるための平面部5aが設けられていると共に、パレット
5の底面中央部より下方に突出した略円筒状の突出部5b
の外周面には半径方向の芯出しを行うためのテーパ部5c
が設けられている。さらに、この突出部5bにおいて、テ
ーパ部5cの位置より状部側には、粗位置決めのためのス
トレート円筒部5dが半径方向に一段と突出するよう形成
された構造となっている。また、パレット5の底面部に
おいて前記平面部5aより中心寄り側には、パレット5を
ベース3に対して相対的に位置決めするために、例えば
1つのテーパ穴5eが形成されている。このテーパ穴5eに
はベース3に設けられたピン穴3a内に挿入配置されたテ
ーパピン6が嵌め込まれるようになっている。このテー
パピン6は、ベース3に対して上下方向に移動できるよ
うになっており、皿状のばね7を介してテーパ穴5e側へ
押し付けられるようになっている。
また、前記パレット5の突出部5bには、プルスタッド8
がねじ部8aを突出部5bにねじ込むことによって固定され
ている。このプルスタッド8の先端側は、ボール9を介
してクランプロッド10の解除可能に連結できるようにな
っている。このボール9は、クランプロッド10の先端の
保持穴10eで、半径方向の小穴10a内に出し入れ可能に嵌
め込まれ、カム面3dに当たって動く。
クランプロッド10は、ベース3内に上下方向摺動できる
ように配置されている。このクランプロッド10の上下方
向の可動範囲は、ベース3のシリンダ室3cの端面とピス
トン部10bとの当接によって決められている。また、ク
ランプロッド10の上部には、もう1つのピストン11がシ
リンダ室3e内で上下方向に摺動自在に嵌め込まれてい
る。このピストン11、およびピストン部10bは、対向面
で油圧室12側に面しており、このピストン11の受圧面積
は、クランプロッド10のピストン部10bの受圧面積より
小さくなるよう形成されている。
またピストン11の上端側には、円周方向に複数個のピン
13が配置されている。このピン13は、ベース3の小穴3f
内に摺動できるよう設けられており、ピストン11の力を
テーパスリーブ14へ伝達しうるよう構成されている。こ
のテーパスリーブ14は、ベース3の円孔3gをガイドにし
て軸方向に摺動できるようになっており、またこのテー
パスリーブ14の下端フランジ部14aとベース3との間に
設けられた皿ばね15によって、テーパスリーブ14は、常
時下方に付勢されている。このテーパスリーブ14は、可
動範囲内で内周面側のテーパ面14bを前記パレット5の
テーパ部5cにくさび作用の下にくい込むようになってい
る。
なお、前記ベース3の外周部には、ウォームホィール16
が固着されており、このウォームホィール16は、インデ
ックステーブル2側のウォーム17とかみ合っている。ま
た、クランプロッド10の下端側には、ロータリジョイン
ト18が回転可能に装着されている。このロータリジョイ
ント18の油圧口18a、18bは、環状溝の部分で、クランプ
ロッド10の通路10c、10dにより、油圧室12、シリンダ室
3cの一方の室に通じている。また、空気圧口18cは、環
状溝の部分で、クランプロッド10の通路10fにより保持
穴10eに通じており、さらに分岐して、ベース3の通路3
bによりテーパピン6の中心孔6aにも通じている。
発明の作用 第1図のように、ベース3上にパレット5がないとき、
クランプロッド10は、油圧口18bから油圧を受けて前進
限にあり、かつテーパスリーブ14は、皿ばね15によっ
て、後退限に位置するように押し付けられている。この
結果、ボール9は、ベース3のカム面3dの大径部と向き
合っている。
この状態で、パレット5がベース3の上方に搬入されて
きて、ベース3の上に載せられると、プルスタッド8
は、ボール9を押し拡げて、クランプロッド10の保持穴
10eの内部に入り込む。このとき、パレット5は、テー
パ穴5eとテーパピン6とのはまり合いによって、このは
まり合い部分で円周方向に相対的に位置決めされる。こ
の時点では、まだアンクランプの状態であるため、パレ
ット5は、テーパピン6を中心として回動し、ベース3
の上面で滑り、この後のクランプ動作時に正確に位置決
めできる状態にある。
このようなアンクランプ状態からクランプ状態へ移行さ
せる際は、まずロータリジョイント18の油圧口18aから
通路10cを通じて、油圧室12に圧力を入れる。このと
き、まず最初にピストン部10bが図面上で下方、つまり
後退(クランプ)方向に移動し、このクランプロッド10
の移動とともにボール9がベース3のカム面3dに沿って
移動する。そして、このボール9がカム面3dの小径部に
より中心方向に移動し、プルスタッド8の首部を挟み込
むため、プルスタッド8は、クランプロッド10に対して
抜け止め状態となるので、以後はクランプロッド10の下
方への移動に追従して一体的に下方へ移動する。パレッ
ト5の平面部5aが第2図のようにベースに当接するまで
は、油圧室12の圧力は、クランプロッド10のシール抵抗
とばね7の弾性抵抗との和に打ち勝つだけの圧力値とな
っている。このとき、その圧力によってピストン11は、
ピン13を介して、テーパスリーブ14を上方つまり前進方
向へ押し出そうとするが、皿ばね15の弾性力の方が油圧
室12の圧力値よりも強いため、テーパスリーブ14は、い
まだ後退限の位置に押し付けられたままの状態となって
いる。このようにして、パレット5は、基準面として、
ベース3の載置面に接し、クランプロッド10の軸線方向
に位置決めされる。
パレット5の平面部5aがベース3に当接した後におい
て、油圧室12の圧力は、供給圧まで上昇する。この供給
圧によってピストン11がテーパスリーブ14を皿ばね15に
抗して前方へ押し出そうとする力は、皿ばね15の弾性力
よりも充分大きく設定されている。したがって、テーパ
スリーブ14は、上方へ押し上げられる過程で、第3図に
示すように、テーパ面14bでパレット5のテーパ部5cに
くい込むように密着する。このとき、テーパスリーブ14
は、円孔3gとテーパ部5cとの間に、あたかもくさびのよ
うに作用する。これによって、パレット5は、テーパ部
5cにより正確に芯出しされ、同時に確実にクランプされ
ることになる。なお、この間にも、ピストン部10bがピ
ストン11よりも大きな受圧面積であるため、その差力に
よって、パレット5は、ベース3に押し付けられてい
る。
このようにして、パレット5は、ベース3に対して精度
よく位置決めされ、かつ強い力でクランプ状態となる。
この状態でパレット5に固定された被加工物に必要な機
械加工が施される。この加工過程で、ウォーム17の所定
量の回転が与えられれば、ベース3は、パレット5をク
ランプ状態としたまま、インデックステーブル2に対し
て回転することにより、パレット5を所望の角度に割り
出して行く。この回転割り出し中に、ロータリジョイン
ト18は、静止したまま、クランプロッド10の回転を許す
ことにより、配管系からの必要な圧力を維持する。
加工後、このクランプされた状態からアンクランプ状態
に移行させる際に、ロータリジョイント18の油圧口18b
からシリンダ室3cの後端側室に圧力を入れる。すると、
クランプロッド10が上方に移動し、これと同時にボール
9もカム面3dの大径部に向き合うため、プルスタッド8
は、クランプロッド10に対して係止状態から開放される
ので、パレット5は、アンクランプ状態となる。なお、
空気圧口18cは、ベース3のピン穴3a、およびクランプ
ロッド10の上端の保持穴10e内に連結されており、空気
圧口18cから空気圧を送ることによって、テーパ穴5eお
よび保持穴10e内の切り粉等をふき飛ばす。
他の実施例 上述した実施例では、プルスタッド8をボール9を介し
てクランプロッド10に解除可能に係合する構成としてい
るが、別にこれに限定されるものではなく、例えばプル
スタッド8をクランプロッド10の上端側に設けられたコ
レットなどの係止体と解除可能に係合しうるよう構成し
てもよい。また上述した実施例では、被固定物としてワ
ークが載置されるパレットの例を挙げたが、被固定物と
してはワークそのものであってもよい。さらに、クラン
プロッド10は、垂直方向でなく、水平方向に、あるいは
適当な傾斜角度で設置されることもある。
発明の効果 本発明では、下記の効果が得られる。パレット等の被固
定物に軸方向を決めるための平面部、半径方向の芯出し
を行うためのテーパ部、および円周方向を決めるための
テーパ穴があるため、被固定物を軸方向、半径方向、円
周方向に対して高精度な位置決めができる。また、テー
パ部によるクランプ機構でありながら、被固定物の底面
もベースに対してテーパスリーブで強固に固定できるの
で、クランプ状態が高剛性となる。さらに、抜け止めお
よび芯出し動作が順次動作するピストン機構であるた
め、動作時間に損失がなく、しかも作動回路が1つであ
るため回路構成を簡単にできる。加えて、機構が単純で
あるため、装置自体をコンパクト化でき、製作コストも
安価にできる。また、被固定物の形状も単純化できるた
め、その製作コストも安価にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明に係るクランプ装置の各動
作状態を示す断面図である。 1……クランプ装置、3……ベース、3c……シリンダ
室、5……パレット、5a……平面部、5c、……テーパ
部、5e……テーパ穴、6……テーパピン、8……プルス
タッド、10……クランプロッド、10b……ピストン部、1
1……ピストン、14……テーパスリーブ、14b……テーパ
面、15……皿ばね。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円周方向の位置決め用のピンが立設されて
    なるベースと、このベースの位置決め用ピンに対応する
    位置に位置決め用の穴が設けられると共に底面部の所定
    位置には軸方向の位置決めをするための平面部が形成さ
    れかつ底面中央部より突出した突出部外周面には半径方
    向の芯出しを行うためのテーパ部が形成された被固定物
    と、この被固定物の突出部に固定されたプルスタッド
    と、前記ベースのシリンダ室内にピストン部を形成し、
    該ピストン部により摺動自在に配置されかつプルスタッ
    ドの先端と係合しうるクランプロッドと、このクランプ
    ロッドに摺動自在に嵌め込まれ上記ピストン部より受圧
    面積の小さなピストンと、このピストンの上方に配置さ
    れると共にばねによって常時後退方向に付勢されかつピ
    ストンの前進方向への移動によって前記被固定物のテー
    パ部を密着保持するテーパ面を有するテーパスリーブと
    を具備したことを特徴とするクランプ装置。
  2. 【請求項2】前記被固定物は、パレットであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のクランプ装置。
  3. 【請求項3】前記被固定物は、ワークであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のクランプ装置。
  4. 【請求項4】前記ベースは、前記クランプロッドを回転
    中心として割り出し可能に支持されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項、または第3項記載
    のクランプ装置。
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