JPH09108972A - ナチュラルクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダ推力によってコレットチャックを絞縮
し、ナチュラルロッドをクランプするものでは、ナチュ
ラルロッドを確実にクランプするためにシリンダの推力
を大きくする必要があり、クランプ装置が大形化する。
またシリンダの推力を大きくするとコレットチャックが
変形し、ナチュラルロッドを軸方向に変位させてしま
う。 【解決手段】クランプ装置本体に設けられたクランプ用
シリンダに摺動可能に嵌装されたピストンと、このピス
トンにスプリングを介して相対摺動可能に連結され工作
物にスプリング力で当接するナチュラルロッドと、この
ナチュラルロッドをクランプする拡縮可能なコレットチ
ャックと、このコレットチャックの外周に嵌装されピス
トンによって軸方向に押圧されることにより圧縮してコ
レットチャックを内方に把持するクランピングスリーブ
とによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作物をナチュラ
ルクランプするナチュラルクランプ装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】工作物の変形しやすい箇所をクランプす
るために、従来からナチュラルクランプ装置が用いられ
ている。従来のナチュラルクランプ装置においては、実
公昭３７−９９７５号公報に記載されているように、ク
ランプ用シリンダによるピストンの前進によってナチュ
ラルロッドをスプリング力による弱い力で工作物に当接
させ、その状態で前記ピストンの推力を利用してコレッ
トチャックを絞縮してナチュラルロッドをクランプする
ことにより、加工中にナチュラルロッドが移動しないよ
うにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ナチュラルクランプ装置においては、シリンダ推力によ
ってコレットチャックを絞縮する方式であるため、ナチ
ュラルロッドを確実にクランプするためには、シリンダ
の推力を大きくする必要があり、クランプ装置が大形化
する問題があった。またシリンダの推力を大きくすると
コレットチャックを変形させ、ナチュラルロッドを軸方
向に変位してしまう問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題を
解決するためになされたもので、クランプ装置本体に設
けられたクランプ用シリンダに摺動可能に嵌装されたピ
ストンと、このピストンにスプリングを介して相対摺動
可能に連結され工作物にスプリング力で当接するナチュ
ラルロッドと、このナチュラルロッドをクランプする拡
縮可能なコレットチャックと、このコレットチャックの
外周に嵌装され前記ピストンによって軸方向に押圧され
ることにより圧縮して前記コレットチャックを内方に把
持するクランピングスリーブとによって構成したもので
ある。

【０００５】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図に基づいて
説明する。図１において、１０は工作機械のベッド等に
取付けられる治具ベースを示し、この治具ベース１０の
所要箇所には複数の取付穴１１が形成され、これら取付
穴１１にナチュラルクランプ装置１２がそれぞれ着脱可
能に装着されるようになっている。

【０００６】ナチュラルクランプ装置１２は、前記治具
ベース１０に固定されるクランプ装置本体１３と、この
クランプ装置本体１３に設けられたクランプ用シリンダ
１４に摺動可能に嵌装されたピストン１５と、このピス
トン１５にスプリング１６を介して連結されたナチュラ
ルロッド１７と、このナチュラルロッド１７の外周を把
持するコレットチャック１８と、このコレットチャック
１８の外周をクランプするクランピングスリーブ１９と
によって主に構成されている。

【０００７】前記クランプ装置本体１３は、前記治具ベ
ース１０の取付穴１１に嵌装される円筒部材２１と、こ
の円筒部材２１の上端に固着されたエンドカバー２２
と、円筒部材２１の下端に固着されたシリンダキャップ
２３とからなり、エンドキャップ２２の鍔部２４が治具
ベース１０の上面にボルト締めされることにより、クラ
ンプ装置本体１３が治具ベース１０に固定されるように
なっている。

【０００８】前記クランプ用シリンダ１４にはピストン
１５が上下方向に所定量摺動可能に嵌装され、このピス
トン１５の上端にクランピングスリーブ１９を軸方向に
押圧するための作動突起２５が突設されている。またピ
ストン１５の下端にはピストンロッド２６が突設され、
このピストンロッド２６は前記シリンダキャップ２３を
貫通してクランプ装置本体１３の外部に突出され、その
突出端に連結ブラケット２７を介して確認ロッド２８が
連結されている。確認ロッド２８は図３に示すように、
クランプ装置本体１３にピストン１５の摺動方向と平行
な方向に形成された収納穴２９に摺動可能に収納され、
その先端がクランプ装置本体１３の上面に対し出没可能
となっている。

【０００９】前記ナチュラルロッド１７は、前記エンド
キャップ２２にピストン１５と同一軸線上に摺動のみ可
能に嵌装され、その下端はピストン１５に所定量だけ相
対衝動可能に係合されている。ナチュラルロッド１７と
ピストン１５との間にはナチュラルロッド１７を常に上
方向に付勢するスプリング１６が介挿されている。ナチ
ュラルロッド１７の上端はエンドキャップ２２を貫通し
てクランプ装置本体１３の外部に突出され、工作物Ｗの
クランプ点に当接するようになっている。

【００１０】前記ナチュラルロッド１７の外周にはコレ
ットチャック１８が嵌装されている。コレットチャック
１８は周知のように円周上複数の割り溝によって半径方
向に拡縮可能となっており、その一端に形成された鍔部
３１が前記円筒部材２１とエンドキャップ２２との間で
挟持されて軸方向移動を拘束されている。コレットチャ
ック１８の外周と前記円筒部材２１の内周との間には制
限された半径方向隙間が形成され、この半径方向隙間に
クランピングスリーブ１９が装着されている。クランピ
ングスリーブ１９は軸方向に間隔を有して内周と外周の
交互に環状溝が形成されたもので、軸方向に撓むと半径
方向に変形するものであり、その結果、クランピングス
リーブ１９を軸方向に押圧するとコレットチャック１８
を内方に押圧して縮径させ、ナチュラルロッド１７をク
ランプするようになっている。

【００１１】前記クランプ用シリンダ１４の両側室に
は、クランプ装置本体１３および治具ベース１０に形成
された油路４１、４２が接続され、これら油路４１、４
２は図略の電磁切替弁を介して油圧ポンプユニットに接
続されている。また前記シリンダキャップ２３には、ピ
ストンロッド２６の外周に開口する２つのエアノズル４
３、４４がピストンロッド２６の軸線方向に所定量離間
して形成されている。これらエアノズル４３、４４はク
ランプ装置本体１３および治具ベース１０に形成された
エア通路４５、４６を介して図略のエア供給源に接続さ
れている。しかしてエア通路４５、４６の途中には、図
４にも示すようにエア通路４５、４６を開閉する開閉弁
４７、４８が設けられ、またエア通路４５、４６にはエ
ア通路４５、４６の内圧の上昇を検出してクランプ、ア
ンクランプの確認を行う圧力スイッチ４９、５０が接続
されている。しかして圧力スイッチ４９、５０は前記治
具ベース１０に取付けられる複数のナチュラルクランプ
装置１２に対して１つずつしか設けられておらず、全て
のナチュラルクランプ装置１２の作動完了によって動作
するようになっている。

【００１２】前記開閉弁４７（４８）は図２に詳細図示
するように、クランプ装置本体１３の外部より位置調整
できるように、クランプ装置本体１３のエンドカバー２
２に螺着され、エア通路４５（４６）を開閉できるよう
になっている。なお、同図において６０はロックナット
である。前記ピストンロッド２６には前記エアノズル４
３、４４に対応する位置に２つの開放穴５１、５２が軸
線方向に所定量離間して形成され、これら開放穴５１、
５２はクランプ装置本体１３に形成されたドレーン通路
５３を介してドレーンされている。しかして前記ピスト
ン１５の後退端（下降端）においては、一方のエアノズ
ル４３が開放穴５１に連通されてドレーンされ、他方の
エアノズル４４はピストンロッド２６の外周にて閉塞さ
れるようになっている。しかるにピストン１５の上昇位
置においては、前記とは逆に一方のエアノズル４３がピ
ストンロッド２６の外周にて閉塞され、他方のエアノズ
ル４４が開放穴５２に連通されてドレーンされるように
なっている。

【００１３】次に上記した構成における動作について説
明する。治具ベース１０上に工作物Ｗが取付けられる
と、クランプ指令により複数のナチュラルクランプ装置
１２が作動され、工作物Ｗの複数のクランプ点がナチュ
ラルクランプされる。すなわち、クランプ指令により図
略の電磁切替弁が切替えられ、油路４２よりクランプ用
シリンダ１４の下方室に圧油が供給されてピストン１５
が上昇される。ピストン１５の上昇によりナチュラルロ
ッド１７もスプリング１６を介して一体的に上昇され、
ナチュラルロッド１７が工作物Ｗのクランプ点にスプリ
ング１６の弱い付勢力で当接し、ナチュラルロッド１７
の前進は停止される。しかるにピストン１５はなおも前
進してその作動突起２５が図３に示すようにクランピン
グスリーブ１９の端面に当接し、クランピングスリーブ
１９を軸方向に押圧する。これによりクランピングスリ
ーブ１９は軸方向に圧縮され、その結果として内方に変
形してコレットチャック１８を絞縮し、コレットチャッ
ク１８によってナチュラルロッド１７をクランプせしめ
る。

【００１４】この際、クランピングスリーブ１９の圧縮
時の軸方向変位をコレットチャック１８の外周を滑らせ
て吸収するので、ナチュラルロッド１７にはコレットチ
ャック１８の半径方向の把持力だけを伝達でき、ナチュ
ラルロッド１７の工作物Ｗに食い込む方向への変位を確
実に防止できるようになる。またクランピングスリーブ
１９の軸方向圧縮作用により、クランピングスリーブ１
９はその軸方向の全面でコレットチャック１８を内方に
絞縮するため、コレットチャック１８は軸方向の比較的
広い範囲でナチュラルロッド１７をクランプでき、クラ
ンプ用シリンダ１４を大形にすることなくナチュラルロ
ッド１７を強固にクランプできるようになる。

【００１５】このようにしてナチュラルロッド１７は工
作物Ｗにスプリング力で当接した状態でクランプされる
ため、仮に工作物Ｗのクランプ点が撓みやすい箇所であ
っても、工作物Ｗを撓ませることなくクランプでき、し
かも切削負荷等によってナチュラルロッド１７に強い力
が作用しても、ナチュラルロッド１７の後退を阻止でき
るようになる。

【００１６】なお、ピストン１５が上昇すると、ドレー
ンされていたエアノズル４３がピストンロッド２６の外
周によって閉塞され、これが複数のナチュラルクランプ
装置１２によって達成されると、圧力スイッチ４９が作
動され、工作物Ｗのクランプが確認される。この場合、
他方のエアノズル４４は開放穴５２を介してドレーン通
路５３に連通され、圧力スイッチ５０は作動されない。

【００１７】工作物Ｗの加工が完了すると、アンクラン
プ指令により電磁切替弁が切替えられ、油路４１よりク
ランプ用シリンダ１４の上方室に圧油が供給されてピス
トン１５が下降される。かかるピストン１５の下降によ
り、クランピングスリーブ１９への軸方向押圧力が解除
されるため、クランピングスリーブ１９によるコレット
チャック１８の絞縮作用が消滅し、コレットチャック１
８はナチュラルロッド１７のクランプを解除する。しか
してピストン１５が所定量下降すると、ピストン１５に
ナチュラルロッド１７が係合し、以後ナチュラルロッド
１７はピストン１５と一体的に下降端まで下降される。

【００１８】前記ピストン１５が下降端に達すると、エ
アノズル４４がピストンロッド２６の外周によって閉塞
され、これが複数のナチュラルクランプ装置１２によっ
て達成されると、圧力スイッチ５０が作動され、工作物
Ｗのアンクランプが確認される。なお、前記クランプ指
令あるいはアンクランプ指令に伴い、圧力スイッチ４９
あるいは５０が作動されるようになるが、何らかの異常
により圧力スイッチ４９あるいは５０が作動されない場
合には、どのナチュラルクランプ装置１２で異常が発生
しているか調べる必要がある。

【００１９】上記した実施の形態においては、確認ロッ
ド２８がクランプ装置本体１３の上面より突出している
か否かを目視することによって、ピストン１５が正常に
動作していないナチュラルクランプ装置１２を早期に発
見することができる。また、各ナチュラルクランプ装置
１２の開閉弁４７あるいは４８を操作してエア通路４５
あるいは４６を順番に閉止させ、その状態における圧力
スイッチ４９、５０の動作状態を見ることによって、エ
ア漏れ等による異常を生じているナチュラルクランプ装
置１２を見つけることができる。すなわち、あるナチュ
ラルクランプ装置１２の開閉弁４７（４８）の閉止操作
により、圧力スイッチ４９（５０）がオフからオンに切
替わった場合には、そのナチュラルクランプ装置１２に
エア漏れ等による異常を生じていることを検知でき、ナ
チュラルクランプ装置１２を分解しなくても、どのナチ
ュラルクランプ装置１２で異常が発生しているかを早期
に発見することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、クランピン
グスリーブによりコレットチャックの外周を把持するこ
とにより、コレットチャックによりナチュラルロッドを
クランプするようにしたので、クランピングスリーブ１
９の圧縮時の変位をコレットチャックの外周を滑らせて
吸収することができ、これによってナチュラルロッドに
はコレットチャックの半径方向の把持力だけを伝達でき
るようになり、ナチュラルロッドの工作物食い込む方向
への変位を確実に防止できるようになり、精確なナチュ
ラルクランプを達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すナチュラルクランプ
装置の断面図である。

【図２】図１の一部を拡大した詳細図である。

【図３】図１の作動状態を示す図１とは異なる断面図で
ある。

【図４】クランプ、アンクランプの確認のためのエア回
路である。

【符号の説明】

１０ 治具ベース １２ ナチュラルクランプ装置 １３ クランプ装置本体 １４ クランプ用シリンダ １５ ピストン １６ スプリング １７ ナチュラルロッド １８ コレットチャック １９ クランピングスリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランプ装置本体に設けられたクランプ
   用シリンダに摺動可能に嵌装されたピストンと、このピ
   ストンにスプリングを介して相対摺動可能に連結され工
   作物にスプリング力で当接するナチュラルロッドと、こ
   のナチュラルロッドをクランプする拡縮可能なコレット
   チャックと、このコレットチャックの外周に嵌装され前
   記ピストンによって軸方向に押圧されることにより圧縮
   して前記コレットチャックを内方に把持するクランピン
   グスリーブとによって構成してなるナチュラルクランプ
   装置。