JPH11267910A - 工作機械用ツールのクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ部分とそれを動作させる油圧ポンプ
などの駆動機構を一体化して、小型化を図る。 【解決手段】 電磁アンロード弁２１が開位置にあると
き、閉回路を構成するようにするとともに、この閉回路
に作動油を補充するためにシリンダ１５の一方の室をタ
ンク室１８としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械用の切
削工具などのツールを自動的に交換する装置の中のクラ
ンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３、４に示した従来のクランプ装置
は、オートツールチェンジャーＡから分離し、オートツ
ールチェンジャーＡは図示していない電動機で駆動する
ようにしている。そして、この従来のクランプ装置は、
図３に示す本体１に開閉ロッド２を設け、この開閉ロッ
ド２が、スプリング３のバネ力で、図示の押し上げ位置
にあるとき、開閉ロッド２の先端に設けた図示していな
いクランプ機構が、このスプリング３のバネ力で工具な
どのツールをクランプする。そして、開閉ロッド２をス
プリング３に抗して押し下げたとき、そのクランプ力が
解除される。このように開閉ロッド２の推力でクランプ
力を発揮させたり、そのクランプ力を解除する機構は、
従来から公知である。

【０００３】上記のようにした本体１の上には、シリン
ダ４を固定している。このシリンダ４には、ピストン５
を摺動自在に組み込み、シリンダ４内を下側室４ａと上
側室４ｂとに区画している。また、このピストン５のピ
ストンロッド６をシリンダ４の上下両側から突出させ、
下側ロッド部６ａを開閉ロッド２に対向させている。し
たがって、ピストン５が図３において下方に移動する
と、その下側ロッド部６ａが、開閉ロッド２をスプリン
グ３に抗して押し下げ、上記クランプ機構のクランプ力
を解除する。

【０００４】また、ピストンロッド６の上側ロッド部６
ｂの突出端には支持棒７を起立させるとともに、この支
持棒７にスイッチングロッド８を固定している。そし
て、このスイッチングロッド８を、上下に配置した一対
のリミットスイッチ９、１０間に臨ませている。したが
って、ピストン５が、このリミットスイッチ９、１０の
間隔分だけストロークすれば、いずれかのリミットスイ
ッチ９あるいは１０がオンになる。しかも、このリミッ
トスイッチ９、１０は、図４に示すように、コントロー
ラＣに接続しているので、このリミットスイッチ９、１
０のオン・オフ信号は、コントローラＣに入力される。

【０００５】上記シリンダ４の一側には、電磁弁からな
る制御バルブｖの弁本体１１を固定している。そして、
この弁本体１１の一側には、油圧ポンプＰおよびタンク
Ｔを固定し、他側には電動モータＭを固定している。そ
して、これら制御バルブｖおよび電動モータＭは、上記
コントローラＣに接続している。このようにした電動モ
ータＭは、コントローラＣからの起動信号が入力しない
限り、停止した状態を保つようにしている。したがっ
て、当然のことであるが、油圧ポンプＰも停止状態を保
つ。このようにコントローラＣの信号を受けてから油圧
ポンプＰを駆動させるようにしたのは、油圧ポンプＰを
必要なときだけ駆動して、そのエネルギーロスを少なく
するためである。

【０００６】なお、このコントローラＣはＣＰＵ等から
なり、オートツールチェンジャーＡも制御する。ただ
し、このコントローラＣは、オートツールチェンジャー
Ａの作業手順の中の基準動作、例えば、そのドアを開く
等、前記クランプ機構が動作する以前の動作を基準にし
て電動モータＭを駆動させる構成にしている。このよう
にオートツールチェンジャーＡの基準動作に応じて電動
モータＭを駆動させるようにしたのは、この電動モータ
Ｍの起動遅れを防止するためである。すなわち、電動モ
ータＭは、その起動時に回転数がすぐに上昇しないとい
うことで、どうしても起動遅れが生じる。この電動モー
タの起動遅れは、結局シリンダ４の動作遅れとなり、作
業のスピードアップの障害になってしまう。しかし、上
記のようにクランプ機構の動作前であるオートツールチ
ェンジャーＡの基準動作に対応させて電動モータＭを予
め回転させれば、たとえ電動モータＭの起動遅れがあっ
たとしても、クランプ機能に影響を及ぼさない。さら
に、上記制御バルブｖの一方のポートを、シリンダ４に
形成した通路１２を介して下側室４ａに連通し、他方の
ポートを、通路１３を介して上側室４ｂに連通してい
る。

【０００７】上記したクランプ装置の構成を回路として
示したのが、図４である。この図４からも明らかなよう
に、制御バルブｖが図示のノーマル位置にあるとき、油
圧ポンプＰが通路１２を介してシリンダ４の下側室４ａ
に連通し、上側室４ｂは通路１３を介してタンクＴに連
通する。また、制御バルブｖを、上記ノーマル位置から
切り換えると、今度は、下側室４ａがタンクＴに連通
し、上側室４ｂが油圧ポンプＰに連通する。なお、図中
符号１４はリリーフ弁である。

【０００８】次に、この従来のクランプ装置の作用を説
明する。クランプ機構が、図示していない切削工具など
のツールをクランプしているときには、制御バルブｖが
図示のノーマル位置を保つ。制御バルブｖがノーマル位
置を保てば、前記したようにピストン５が押し上げ位置
を保つとともに、開閉ロッド２もスプリング３の作用
で、押し上げ位置を保つ。開閉ロッド２が上記のように
押し上げ位置を保っていれば、クランプ機構が上記ツー
ルをクランプし続ける。また、このときには、電動モー
タＭは停止した状態を保つ。なお、上記のようにノーマ
ル位置において、ピストン５を押し上げ位置に保ったの
は、開閉ロッド２と下側ロッド部６ａとを非接触の状態
に保つためである。つまり、上記ノーマル位置では、開
閉ロッド２が切削工具とともに高速回転するので、も
し、それら両者が接触していると、その接触部分で焼き
付きなどが発生してしまう。このような焼き付きを防止
するために、ノーマル状態で開閉ロッド２と下側ロッド
部６ａとを非接触にしたものである。

【０００９】上記の状態からコントローラＣは、クラン
プ機構の動作前となるオートツールチェンジャーＡの特
定の動作信号を出力すると同時に、電動モータＭの起動
信号も出力する。この電動モータＭの起動信号に基づい
て、電動モータＭを予め回転させておく。このように電
動モータＭを予め回転させておけば、クランプ機構の動
作時には、電動モータＭが所期の回転数まで上がり、そ
の起動遅れなど問題にならない。その後、制御バルブｖ
を上記ノーマル位置から切り換えれば、シリンダ４の下
側室４ａがタンクＴに連通し、上側室４ｂがポンプＰに
連通するので、ピストン５が下降する。ピストン５が下
降すれば、下側ロッド部６ａで開閉ロッド２を押し下げ
る。この開閉ロッド２が所定位置まで下降すると、クラ
ンプ機構のクランプ力が解除される。このクランプ力が
解除されるときの開閉ロッド２の位置は、スイッチング
ロッド８が下側のリミットスイッチ１０をオンにする位
置である。

【００１０】このようにリミットスイッチ１０がオンに
なると、コントローラＣが動作して電動モータＭおよび
油圧ポンプＰを停止しても、制御バルブｖを設定された
時間内、切り換え位置に保つ。そして、この設定時間が
経過するか、またはツール交換終了信号が入力すると、
コントローラＣが制御バルブｖに切り換え信号を送信
し、制御バルブｖを再びノーマル位置に切り換える。上
記のように制御バルブｖがノーマル位置に切り換われ
ば、ピストン５が上昇して、再びクランプ力を発揮させ
る。このとき、スイッチングロッド８が上側のリミット
スイッチ９に接触してそれをオンにするが、このように
リミットスイッチ９がオンになると、コントローラＣが
動作して、電動モータＭを停止させる。電動モータＭが
停止してしまえば、油圧ポンプＰも停止する。ただし、
このとき、開閉ロッド２がスプリング３のバネ力で押し
上げ位置を保つので、そのバネ力でクランプ力は維持さ
れる。

【００１１】このようにした従来の装置では、制御バル
ブｖ、油圧ポンプＰ、タンクＴおよび電動モータＭを、
一体化してシリンダ４に固定したので、特別な配管が不
要になる。また、油圧ポンプＰは、クランプ力を解除す
るときだけ、動作させればよいことになる。言い換えれ
ば、スプリング３のバネ力でクランプ力を維持している
ときには、油圧ポンプＰを止められるので、その分、エ
ネルギーロスが少なくなる。しかも、クランプ装置のク
ランプ力を解除するときに、電動モータＭの起動遅れが
ないので、装置全体の作業スピードも維持される。

【００１２】なお、この種の工作機械用ツールのクラン
プ装置では、例えばそれを自動車生産工場などで使う
と、工具の交換スピードが特に問題になる。そのために
従来の電動モータの起動遅れは、装置全体の作業スピー
ドに大きく影響していたが、この従来の装置の場合に
は、電動モータの起動遅れを問題にする必要がない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、油圧ポンプとタンクとを連通する配管も不
要で、しかも、電動モータの起動遅れもないという有利
さがあるが、タンクを必要とするという点において、小
型化に限界があるという問題があった。この発明の目的
は、タンクまでも不要にして、さらなる小型化を可能に
した装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、開閉ロッド
にスプリングのバネ力を作用させ、そのバネ力の作用で
クランプ力を維持する一方、シリンダの推力をバネ力に
抗して開閉ロッドに作用させ、このバネ力に抗する開閉
ロッドの推力でクランプ力を解除する構成にした機械工
作用ツールのクランプ装置を前提にする。

【００１５】上記の装置を前提にしつつ、第１の発明
は、シリンダの一方の室を圧力室とし、他方の室をタン
ク室とする一方、シリンダの圧力室に圧油を供給する油
圧ポンプと、この油圧ポンプを回転させる電動モータと
を設け、しかも、この油圧ポンプの吸込側を上記タンク
室に連通し、油圧ポンプの吐出側を、シリンダの圧力室
以外にアンロード弁にも接続し、アンロード弁が開位置
にあるとき、油圧ポンプの吐出側をその吸込側およびタ
ンク室に連通して油圧ポンプを空回転させ、アンロード
弁が閉位置に切り換わったとき、シリンダの圧力室に圧
油を供給してクランプ力を解除する構成にした点に特徴
を有する。

【００１６】第２の発明は、シリンダのタンク室にリタ
ーンスプリングを設け、圧力室に圧力が作用していない
クランプ状態で、開閉ロッドとシリンダのピストンロッ
ドとを非接触にした点に特徴を有する。第３の発明は、
アンロード弁を電磁アンロード弁とするとともに、この
電磁アンロード弁の開閉タイミングや電動モータの起動
タイミングを制御するＣＰＵ等からなるコントローラを
設けるとともに、このコントローラは、クランプ力解除
以前となるオートツールチェンジャー等の特定の基準動
作に応じて、電動モータを起動させるとともに、アンロ
ード弁を閉位置に切り換える構成にした点に特徴を有す
る。第４の発明は、コントローラは、電動モータを起動
させた後に、アンロード弁を閉位置に切り換える構成に
した点に特徴を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１および図２に示した実施例
は、従来のシリンダ１５の上側室を圧力室１６とし、こ
の圧力室１６を、図２の回路図に示すように通路１７を
介して油圧ポンプＰの吐出側に接続している。また、シ
リンダ１５の下側室をタンク室１８とし、このタンク室
１８にリターンスプリング１９を介在させるとともに、
このタンク室１８を、通路２０を介して油圧ポンプＰの
吸込側に連通させている。また、上記油圧ポンプＰは電
動モータＭに連係しているが、この電動モータＭは、従
来と同様にＣＰＵ等からなるコントローラＣに接続して
いる。なお、このコントローラＣには、オートツールチ
ェンジャーＡも接続していること、従来と同様である。

【００１８】さらに、上記油圧ポンプＰの吐出側は、コ
ントローラＣに接続した電磁アンロード弁２１にも接続
している。この電磁アンロード弁２１は、図示のノーマ
ル位置で開き、そのソレノイドを励磁させることによっ
て閉位置に切り換わる。そして、電磁アンロード弁２１
が開位置を保つと、油圧ポンプＰの吐出側がこの電磁ア
ンロード弁２１を経由して通路２０と合流し、自らの吸
込側にも連通する。言い換えれば、油圧ポンプＰと電磁
アンロード弁２１との間で閉回路が構成される。したが
って、このときには、油圧ポンプＰが空回転することに
なる。なお、図中符号２２はチェック弁、２３、２４は
フィルター、２５はリリーフ弁である。また、符号８〜
１０は、従来と同様のスイッチングロッドおよびリミッ
トスイッチである。

【００１９】次に、この実施例の作用を説明する。この
クランプ装置で、図示していない切削工具などのツール
をクランプしているときには、電動モータＭすなわち油
圧ポンプＰを停止させるとともに、電磁アンロード弁２
１を図示のノーマル位置すなわち開位置に保つ。このよ
うに油圧ポンプＰが停止していれば、ピストン５がリタ
ーンスプリング１９の作用で、押し上げ位置を保つとと
もに、開閉ロッド２もスプリング３の作用で、押し上げ
位置を保つ。開閉ロッド２が上記のように押し上げ位置
を保っていれば、クランプ機構がツールをクランプし続
ける。

【００２０】なお、上記のようにノーマル位置におい
て、ピストン５を押し上げ位置に保ったのは、開閉ロッ
ド２と下側ロッド部６ａとを非接触の状態に保つためで
ある。つまり、上記ノーマル位置では、開閉ロッド２が
切削工具とともに高速回転するので、もし、それら両者
が接触していると、その接触部分で焼き付きなどが発生
してしまう。このような焼き付きを防止するために、ノ
ーマル状態で開閉ロッド２と下側ロッド部６ａとを非接
触にしたもので、この点は従来と同様である。

【００２１】上記の状態からコントローラＣが、従来と
同様にクランプ機構の動作前となるオートツールチェン
ジャーＡの特定の動作信号を出力すると同時に、電動モ
ータＭの起動信号も出力する。この電動モータＭの起動
信号に基づいて、電動モータＭが回転する。したがって
このときには電磁アンロード弁２１に切り換え信号が出
力されない。つまり、電磁アンロード弁２１が図示の開
位置を保ったままとなる。電磁アンロード弁が開位置を
保ったままなので、油圧ポンプＰが回転しても、その吐
出油は、電磁アンロード弁２１を経由して、油圧ポンプ
Ｐの吸込側に流れるだけで、シリンダ１５は動作しな
い。このようにシリンダ１５を動作させずに、油圧ポン
プＰを空回転させるのは、クランプ動作までの間、電動
モータＭの回転数を予め上げておいて、その起動遅れが
発生しないようにするためである。

【００２２】その後、コントローラＣが電磁アンロード
弁２１の切り換え信号を出力し、それを閉位置に切り換
える。電磁アンロード弁２１が閉位置に切り換われば、
シリンダ１５の圧力室１６がポンプＰに連通するので、
ピストン５が下降する。ピストン５が下降すれば、下側
ロッド部６ａで、クランプ機構の開閉ロッド２を押し下
げる。開閉ロッド２が所定位置まで下降すると、クラン
プのクランプ力が解除される。このクランプ力が解除さ
れるときの開閉ロッド２の位置は、スイッチングロッド
８が下側のリミットスイッチ１０をオンにする位置であ
る。

【００２３】このようにリミットスイッチ１０がオンに
なると、コントローラＣが動作して電動モータＭおよび
油圧ポンプＰを停止する。ただし、電磁アンロード弁２
１を設定された時間内そのままにして閉位置に保つ。し
たがって、シリンダ１５の圧力室１６に圧力がこもった
ままになるので、クランプ力を解除した状態を維持す
る。そして、上記設定時間が経過するか、またはツール
交換終了信号が入力すると、コントローラＣが電磁アン
ロード弁２１に切り換え信号を送信し、電磁アンロード
弁２１を再び開位置に切り換える。

【００２４】上記のように電磁アンロード弁２１が開位
置に切り換われば、圧力室１６の圧油が電磁アンロード
弁２１から流出して油圧ポンプＰを空回転させながらそ
のエネルギーが消費される。したがって、ピストン５が
リターンスプリング１９の作用で上昇して、再びクラン
プ力を発揮させる。このとき、スイッチングロッド８が
上側のリミットスイッチ９に接触してそれをオンにし、
一連の動作を終了する。また、当該回路内の作動油が、
リークなどの理由によって減少したときには、その不足
分がタンク室１８から補給される。

【００２５】

【発明の効果】第１の発明によれば、タンクが不要なの
で、そのタンクの分だけ小型化が可能になる。第２の発
明によれば、開閉ロッドとシリンダのピストンロッドと
を非接触にできるので、エネルギーロスがなくなる。第
３の発明によれば、コントローラの動作で、油圧ポンプ
を自動的に駆動させ、かつ、電磁アンロード弁も自動的
に切り換えられる。第４の発明によれば、電動モータの
起動遅れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】要部の断面図である。

【図２】回路図である。

【図３】従来のクランプ装置の要部の断面図である。

【図４】従来のクランプ装置の回路図である。

【符号の説明】

Ａ オートツールチェンジャー Ｐ 油圧ポンプ Ｍ 電動モータ Ｃ コントローラ ２ 開閉ロッド ５ ピストン ６ ピストンロッド １５ シリンダ １６ 圧力室 １８ タンク室 １９ リターンスプリング ２１ 電磁アンロード弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉ロッドにスプリングのバネ力を作用
   させ、そのバネ力の作用でクランプ力を維持する一方、
   シリンダの推力をバネ力に抗して開閉ロッドに作用さ
   せ、このバネ力に抗する開閉ロッドの推力でクランプ力
   を解除する構成にした機械工作用ツールのクランプ装置
   において、シリンダの一方の室を圧力室とし、他方の室
   をタンク室とする一方、シリンダの圧力室に圧油を供給
   する油圧ポンプと、この油圧ポンプを回転させる電動モ
   ータとを設け、しかも、この油圧ポンプの吸込側を上記
   タンク室に連通し、油圧ポンプの吐出側を、シリンダの
   圧力室以外にアンロード弁にも接続し、アンロード弁が
   開位置にあるとき、油圧ポンプの吐出側をその吸込側お
   よびタンク室に連通して油圧ポンプを空回転させ、アン
   ロード弁が閉位置に切り換わったとき、シリンダの圧力
   室に圧油を供給してクランプ力を解除する構成にした工
   作機械用ツールのクランプ装置。
2. 【請求項２】 シリンダのタンク室にリターンスプリン
   グを設け、圧力室に圧力が作用していないクランプ状態
   で、開閉ロッドとシリンダのピストンロッドとを非接触
   にした請求項１記載の工作機械用ツールのクランプ装
   置。
3. 【請求項３】 アンロード弁を電磁アンロード弁とする
   とともに、この電磁アンロード弁の開閉タイミングや電
   動モータの起動タイミングを制御するＣＰＵ等からなる
   コントローラを設けるとともに、このコントローラは、
   クランプ力解除以前となるオートツールチェンジャー等
   の特定の基準動作に応じて、電動モータを起動させ、電
   磁アンロード弁を閉位置に切り換える構成にした請求項
   １または２記載の工作機械用ツールのクランプ装置。
4. 【請求項４】 コントローラは、電動モータを起動させ
   た後に、アンロード弁を閉位置に切り換える構成にした
   請求項３記載の工作機械用ツールのクランプ装置。