JPH0739067B2 - 真空固定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、任意形状のワークを所定位置に真空力で吸引
固定するための真空固定装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年におけるFA化の流れのなかで、機械加工業界ではM/
C群のFMS化が進められている。しかしながら、木工業界
においては、加工機そのものは最近NC化されつつある
が、加工品目毎に専用の治具を準備しなければならない
等、旧来の設備や加工方法による問題点が残されたまま
である。

木工業界においては、工作機械のベッドに対するワーク
の固定は一般に真空吸引装置によって行なわれており、
これを第５図によって説明する。同図において、100は
工作機械のベッド101上に移動自在に設けられたテーブ
ルである。テーブル100の内部は空洞になっており、ホ
ース102を介して外部の真空装置に接続されている。テ
ーブル100の上面には多数の吸引孔103が形成されてお
り、テーブル100上に載置されるワーク104を吸引固定で
きるようになっている。このテーブル100上にワーク104
を固定する場合には、吸引力を保つために、図示のよう
にワーク104の外形からはみ出した位置にある余分の吸
引孔103を塞ぐための治具板105が必要である。また、図
示のように家具としてのテーブルの天板のようなワーク
104の周面を加工する場合には、カッタ106がテーブル10
0や治具板105に接触しないようにするため、ワーク104
の外形よりも一回り小さい治具枠107をワーク104とテー
ブル100の間に設ける必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した真空吸引装置によれば、加工品目ごとにワーク
の形状にあわせた専用の治具板や治具枠が必要であり、
このため次のような問題点があった。

（イ） 新製品が出るたびに専用治具を製作する必要が
あり、治具の共通化ができない。

（ロ） 治具が多大となり、治具管理が煩雑で費用がか
さむ。

（ハ） ロットチェンジごとに、治具を準備したり治具
セット調整等の段取作業時間が長くかかる。このため、
無人運転やオペレータ１人での加工機数台持ち作業は非
常に困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、加工機（１）のテーブル（６）上に配設さ
れ、載置したワークを吸引固定する昇降自在の固定部
（13）を備えた複数個の真空固定手段と、固定すべきワ
ークの形状に応じて前記各真空固定手段を選択的に作動
させる制御手段とを具備する真空固定装置において、 前記真空固定手段は、テーブル（６）上に立設される密
閉形のシリンダ（14）と該シリンダ（14）内を昇降する
ピストン（20）と該ピストン（20）上に立設されたロッ
ド（21）と該ロッド（21）のシリンダ（14）からの突出
上端部に設けられた前記固定部（13）とを具備し、シリ
ンダ（14）下端部には空気の導入路（17）が開口形成さ
れ、シリンダ（14）の上端部には空気の導入・排出を行
うための通路（15）が開口形成され、ロッド（21）内に
は該ロッド（21）が上昇した時に前記通路（15）と下端
開口が連通する通気孔（22）が形成され、該通気孔（2
2）の上端部はロッド（21）の上部の大径の弁孔（23）
内に開口され、ロッド（21）の上端部に接続された前記
固定部（13）内には、前記弁孔（23）に連通する案内孔
（26）とこれよりも大径で案内孔（26）に連通するばね
室（27）と固定部（13）の上面に開口する孔（28）とが
連通して形成され、前記弁孔（23），案内孔（26）及び
ばね室（27）内には防塵弁（29）が上下摺動自在として
設けられ、防塵弁（29）の上端外周のフランジ（31）と
ばね室（27）内の段部との間には防塵弁（29）を押し上
げて前記孔（28）を閉ざすばね（33）が介設され、 前記制御手段により、固定すべきワークの外形の内側に
位置する真空固定手段を選択して、該選択された真空固
定手段の導入路（17）から空気を送り込んで該真空固定
手段の固定部（13）を上昇させ、上昇した真空固定手段
の固定部（13）によりワークを吸着保持する構造として
いる。

［作用］ 制御手段は、固定すべきワークの形状に応じて、必要な
真空固定手段のみを作動させる。即ち、設定位置におけ
るワークの外形よりも内方にある真空固定手段のみが固
定部を上昇させ、上方位置においてワークを吸引固定す
る。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図〜第４図によって説明する。

第１図において、１はNC装置２等により駆動・制御され
る加工機である。加工機１のコラム３には複数のヘッド
４が並列に設けられ、図示のようにＹ軸方向及びＺ軸方
向に移動できるようになっている。また加工機１のベッ
ド５上には、ワークＷが固定されるテーブル６がＸ軸方
向に移動できるように設けられている。そして加工機１
の上方には、ワークＷを搬送するためのオートローダ７
が設けられている。オートローダ７の本体８は、レール
8a,8bに沿って平面内の直交する２方向に移動自在とさ
れており、ワークＷを固定する本体８の吸着部8cは上下
動自在になっている。図中９は加工前のワークＷを載置
する台であり、10は加工後のワークＷを載置する台であ
る。

次に、本実施例の要部である真空固定装置11について説
明する。真空固定装置11は、前記加工機１のテーブル６
に設けられている。第１図乃び第２図（ａ）に示すよう
に、テーブル６は上面が開口した箱形を成している。そ
の底面上には、真空固定手段である多数の真空固定シリ
ンダ12（以下、シリンダ装置12と呼ぶ。）が、ワークＷ
の固定部13を上に向けた状態で縦横に規則正しく配設さ
れている。

次に、第３図によって前記シリンダ装置12の構成を説明
する。円筒形のシリンダ14の上端面には、空気の導入・
排出を行なうための通路15が形成されたブロック16が設
けられており、該通路15は図示しない真空源等の吸引手
段等に接続連通されている。該シリンダ14の下端面に
は、空気の導入路17が形成されたブロック18が設けられ
ており、図示しない空気供給手段に接続連通されてい
る。この下方のブロック18は、シリンダ14の軸線がテー
ブル６に対して垂直となるように、スペーサ19を介して
テーブル６の底面6aに取付けられている。次に、該シリ
ンダ14の内部にはピストン20が上下摺動自在に設けられ
ている。ピストン20の上面に設けられたロッド21は、上
方のブロック16を気密に挿通して、その上端が外部に突
出している。このロッド21の中心には通気孔22が形成さ
れており、その下端はロッド21の下端の外周面に開口
し、その上端はロッド21の上端に形成された大径の弁孔
23の底部に開口している。次に、このロッド21の上端に
は、ワークＷの固定部13が取付けられている。固定部13
は、ロッド21の上端に接続された円筒形の基部24と、該
基部24に設けられた上面開口で漏斗形のパッド部25とに
よって構成されている。基部24内には、前記ロッド21の
弁孔23と同径で同弁孔23に連通する案内孔26と、これよ
りも大径で案内孔26に連通するばね室27が設けられてい
る。そして、基部24のばね室27は、案内孔26とほぼ同内
径の孔28を介してパッド部25に連通開放されている。次
に、前記基部24の案内孔26及び前記ロッド21の弁孔23内
には、シリンダ14内に切粉が入るのを防ぐ円筒形の防塵
弁29が上下摺動自在に設けられている。防塵弁29の中心
には通孔30が設けられており、この通孔30は下端面と上
方の側周面に開口している。防塵弁29の上端には前記孔
28を閉塞するためのフランジ31が突設されているが、こ
のフランジ31には孔28とばね室27を連通させる微少な切
込み32が設けられている。このフランジ31とばね室27の
底面との間には付与手段としての圧縮コイルばね33が介
装されており、防塵弁29を上方に押上げてフランジ31を
孔28の周囲に接触させ、孔28を常時閉塞させるようにな
っている。なお、パッド部25の上端には、気密保持部材
又はワークＷのクッション部材としてネオプレンゴム34
が周状に設けられている。また、テーブル６の中央に設
けられたシリンダ装置12においては、固定部13のパッド
部25を特に大径にしてワークＷの安定性を高めている。
以上説明したように、このシリンダ装置12によれば、シ
リンダ14への空気の導入及び真空吸引によって、ピスト
ン20にロッド21を介して連結された固定部13を上昇さ
せ、上方位置においてワークＷを真空吸引によって固定
することができる。

次に、前記真空固定装置11の周辺に設けられたワークＷ
の位置決め装置40,41について第１図及び第２図
（ａ），（ｂ）によって説明する。

第１図及び第２図（ａ），（ｂ）において、40はＸ軸方
向に関するワークＷの位置決め装置である。この装置40
は、テーブル６上にＸ軸と平行な送りねじ42を有してい
る。送りねじ42はテーブル６上に設けられたサーボモー
タ43によって回転駆動されるようになっており、その回
転量はサーボモータ43に設けられたエンコーダ44で検出
することができる。そして、送りねじ42にはナット部材
45が噛合されており、Ｘ軸方向に沿った図示しない案内
手段に案内されたナット部材45は、送りねじ42の回転に
伴ってＸ軸方向に移動するように構成されている。この
ナット部材45の上には、駆動シリンダ46がＸ軸方向に沿
ってテーブル６の内方を向けて設置されている。また、
このナット部材45には、図示しないブラケット材を介し
て、位置決めピン47がその下端で揺動自在に軸支されて
いる。第２図（ｂ）に示すように、位置決めピン47の揺
動軸48には、位置決めピン47に対して所定の角度をもっ
てリンク49の一端が固設されており、該リンク49の他端
は前記駆動シリンダ46のロッドに回動自在に連結されて
いる。即ち、駆動シリンダ46を伸展作動させると位置決
めピン47は水平になり、駆動シリンダ46を縮退作動させ
ると位置決めピン47は垂直になり、その周面47aでワー
クＷの端面に接触するようになっている。

第１図及び第２図（ａ）において、41はＹ軸方向に関す
るワークＷの位置決め装置である。この装置41は、加工
機１のベッド５に固設されており、ベッド５上のテーブ
ル６の側傍において、Ｙ軸方向に移動する機構を有して
いる。図中50は、ベッド５側に固設されたサーボモータ
であり、エンコーダ51を有している。サーボモータ50の
駆動軸に設けられたピニオン52は、移動板53に固設され
たＹ軸に平行なラック54と噛合っている。この移動板53
は、ベッド５側に固設された２本のガイド棒55に案内さ
れており、サーボモータ50の駆動によってＹ軸方向に移
動できるようになっている。この移動板53の上には、駆
動シリンダ56と揺動自在の位置決めピン57及びリンク58
より成る位置決め機構が２組設けられている。その構造
は、第２図（ｂ）に示すＸ軸方向の位置決め装置40の場
合とほぼ同じなので、詳細な説明は省略する。但し、Ｙ
軸方向の位置決め装置41においては、位置決めピン57の
先端57aによってワークＷの端面を位置決めする点が異
なっている。

次に、以上説明した各種装置群と、これらを制御する制
御手段との接続系統について、第４図を参照して説明す
る。

第４図において、60は制御手段としてのDNCコンピュー
タである。このDNCコンピュータ60は、加工機１の動き
を制御するものであり、従来のNC装置のようにテープを
用いる必要がなく、異なった形状のワークごとに加工プ
ログラムを直接入力することができる。次に、61は制御
手段としてのFMSコンピュータである。このFMSコンピュ
ータは、ワーク形状のデータやワークの位置決めデータ
に応じて前記オートローダ７や前記真空固定装置11を制
御するものである。そして、62は両コンピュータ60,61
からの通信を制御して分配するコントローラである。以
上説明した両コンピュータ60,61及びコントローラ62
は、現場の加工機等とは別に、例えば事務所内に設置し
ておくとよい。

次に、前記コントローラ62は、現場に設置された親コン
トローラ63に接続されている。この親コントローラ63は
操作パネル64と端末表示装置65を有しており、この親コ
ントローラ63に接続される前記各種装置群は、この親コ
ントローラ63において集中的に制御・操作される。前記
親コントローラ63には、NC装置２及び加工機１、オート
ローダ７、真空固定装置11が、それぞれ専用の子コント
ローラ66を介して接続されている。各子コントローラ66
は、それぞれ専用の制御盤67と操作パネル68を有してお
り、各子コントローラ66において各装置1,7,11を独立に
操作することもできる。また、この実施例では省略した
が、各種装置群をもう一組以上設け、前記親コントロー
ラ63に並列接続して、他組の装置群と同時に制御させる
ようにしてもよい。

次に、真空固定装置11の作動を中心に、以上の構成にお
ける作用を説明する。

第４図において、加工プログラムを有するDNCコンピュ
ータ60は加工機１の制御信号をコントローラ62に送る。
ワーク形状のデータとワークの位置決めデータを有する
FMSコンピュータ61は、オートローダ７と真空固定装置1
1に制御信号を送る。両コンピュータ60,61からの制御信
号は、コントローラ62で適宜に分配されて親コントロー
ラ63に送られる。そして前記各種装置群は、これらの制
御信号及び各操作パネル64,68から入力される指示等に
基づいて同期して操作される。

まず、FMSコンピュータ61等からの指示により、真
空固定装置11が有する多数のシリンダ装置12のうち、所
定形状のワークＷを固定するのに必要なものだけが選択
的に作動される。即ち、テーブル６上の所定位置に位置
決めされる板状のワークＷの外形線に対し、これよりも
内方の位置にあるシリンダ装置12のみが作動してピスト
ン20を上昇させ、第３図中に想像線で示すように、各固
定部13を上限位置に設定する。外形線よりもどの程度内
方でワークＷを支えるかは、ワークＷの外周を加工する
際におけるシリンダ装置12の固定部13とカッタ69の距離
をもとにし、これが十分安全となるように決めればよ
い。シリンダ装置12のピストン20を上昇させるために
は、空気供給手段から導入路17を介してシリンダ14の下
部に空気を送り込めばよい。この空気による下方からの
加圧は、ピストン20を下げる時まで続ける。また、前の
加工時に出た切粉が固定部13のパッド部25内にたまって
いる場合には、次のの工程に入る前に、通路15からシ
リンダ14内に空気を導入し、防塵弁29のフランジ31にあ
る切込み32からパッド部25内に空気を吹出して、この切
粉を吹飛ばしておく。

FMSコンピュータ61等からの指示により、ワークＷ
の位置決め装置40,41を、所要位置に移動させて位置決
めピン47,57を位置決め状態にしておく。次に、FMSコン
ピュータ61等からの指示により、オートローダ７が未加
工のワークＷを搬送してテーブル６上の所要位置に載置
する。ワークＷは、ワーク形状に合せて上限位置に設定
されたシリンダ装置12のパッド部25によって所定位置に
支えられると共に、その周囲を両位置決め装置40,41の
位置決めピン47,57によって確実に位置決めされる。な
お、オートローダ７によるシリンダ装置12上への位置決
めをラフに行ない、その後で両位置決め装置40,41を作
動させ、シリンダ装置12のパッド部25に支えられたワー
クＷを位置決めピン47,57で押して精密に位置決めする
ようにしてもよい。

次に、図示しない真空源等の吸引手段を作動させて
シリンダ14の上部内の空気を通路15から外部に吸引す
る。この吸引力によって防塵弁29は圧縮コイルばね33を
縮めて下方に移動する。ワークＷの下面によって塞がれ
たパッド部25内の空気は、孔28と防塵弁29の通孔30とロ
ッド21の通気孔22を介して、通路15からシリンダ14の外
部に吸引・排出される。これによってワークＷは各シリ
ンダ装置12の固定部13に確実に保持される。

次に、DNCコンピュータ60等からの指示により、加
工機１が作動して、固定されたワークＷを加工する。前
述の通り、ワークＷは、その外形にあわせて選択された
シリンダ装置12のみで上限位置に設定されている。従っ
て、第３図中に想像線で示すように、ワークＷの外周縁
を加工する場合でも、カッタ69がワークＷを支えている
シリンダ装置12の固定部13に接触することはないし、下
限位置にある選択されていない他のシリンダ装置12と干
渉することもない。また、加工中に生じる切粉が、周囲
の使用されていないシリンダ装置12にふりかかり、パッ
ド部25の内にたまったとしても、パッド部25とシリンダ
14内を連通させている孔28は、防塵弁29によって閉塞さ
れているので切粉がシリンダ14内に入ってしまうことは
ない。

加工が終了すると、シリンダ14の上方にある通路15
からの真空吸引を停止することにより、固定部13におけ
るワークＷの吸引固定が解除される。但し、シリンダ14
の下方にある導入路17からの加圧は継続する。なお、シ
リンダ14の上方での真空吸引を停止してもパッド部25の
吹付きが解除されない場合には、通路15からシリンダ14
の上部内に若干の空気を吸込めばよい。

オートローダ７によって加圧済のワークＷを搬出
し、その後、次の未加工ワークＷを搬入する。なお、こ
こでロットがえをし、形状の異なるワークを加工しはじ
める場合には、使っていなかったシリンダ装置12にたま
っている切粉をで説明したように吹飛ばしておく。

［発明の効果］ 本発明の真空固定装置によれば、制御手段により、固定
すべきワークの外形の内側に位置する真空固定手段を選
択して、該選択された真空固定手段の下端導入路17から
空気を送り込んで該真空固定手段の上部の固定部13を上
昇させ、上昇した真空固定手段の固定部13によりワーク
を吸着保持するようにしたので、ワークは、テーブル６
の上方に持ち上げられた状態で保持され、従って、第３
図に示されるように、ワークの外周縁をカッタ69等で加
工する場合、該カッタ69等がテーブル６に干渉する恐れ
がなく、余裕をもって安全に加工作業をすることができ
る効果がある。

また、真空固定手段は、その固定部13の上面に形成され
た吸引用の孔27の内面が防塵弁29の弾圧により閉鎖さ
れ、固定部13によりワークを吸着保持する時に内部の負
圧により防塵弁29を下降させてワークの吸着保持を行う
ようにしたので、加工作業中に切粉が孔27の内部に侵入
することがない。

したがって、ワークの外周縁を加工することが多く、加
工中切粉の発生が多い加工機用のワーク固定装置として
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における要部の構成を示す
斜視図、第２図（ａ）は真空固定装置が設けられた加工
機のテーブルの部分平面図、第２図（ｂ）はＸ軸方向の
位置決め装置の正面図、第３図は真空固定装置を構成す
るシリンダ装置の断面図、第４図は本実施例の制御系統
を示すブロック図、第５図は従来の真空吸引装置の一例
を示す断面図である。 Ｗ……ワーク、11……真空固定装置、12……真空固定手
段としての真空固定シリンダ（シリンダ装置）、13……
固定部、60……制御手段としてのDNCコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工機（１）のテーブル（６）上に配設さ
   れ、載置したワークを吸引固定する昇降自在の固定部
   （13）を備えた複数個の真空固定手段と、固定すべきワ
   ークの形状に応じて前記各真空固定手段を選択的に作動
   させる制御手段とを具備する真空固定装置において、 前記真空固定手段は、テーブル（６）上に立設される密
   閉形のシリンダ（14）と該シリンダ（14）内を昇降する
   ピストン（20）と該ピストン（20）上に立設されたロッ
   ド（21）と該ロッド（21）のシリンダ（14）からの突出
   上端部に設けられた前記固定部（13）とを具備し、シリ
   ンダ（14）の下端部には空気の導入路（17）が開口形成
   され、シリンダ（14）の上端部には空気の導入・排出を
   行うための通路（15）が開口形成され、ロッド（21）内
   には該ロッド（21）が上昇した時に前記通路（15）と下
   端開口が連通する通気孔（22）が形成され、該通気孔
   （22）の上端部はロッド（21）の上部の大径の弁孔（2
   3）内に開口され、ロッド（21）の上端部に接続された
   前記固定部（13）内には、前記弁孔（23）に連通する案
   内孔（26）とこれよりも大径で案内孔（26）に連通する
   ばね室（27）と固定部（13）の上面に開口する孔（28）
   とが連通して形成され、前記弁孔（23），案内孔（26）
   及びばね室（27）内には防塵弁（29）が上下摺動自在と
   して設けられ、防塵弁（29）の上端外周のフランジ（3
   1）とばね室（27）内の段部との間には防塵弁（29）を
   押し上げて前記孔（28）を閉ざすばね（33）が介設さ
   れ、 前記制御手段により、固定すべきワークの外形の内側に
   位置する真空固定手段を選択して、該選択された真空固
   定手段の導入路（17）から空気を送り込んで該真空固定
   手段の固定部（13）を上昇させ、上昇した真空固定手段
   の固定部（13）によりワークを吸着保持する構造とした
   真空固定装置。