JPH1128631A - パレットクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でクランプ剛性が高く、大きなク
ランプ力を得ることができるとともに、クランプ・アン
クランプ動作を短時間で行うことができる工作機械のパ
レットクランプ装置を提供する。 【解決手段】 工作機械のテーブルにパレットを着脱可
能にクランプするパレットクランプ装置において、パレ
ット支持体に進退自在に嵌挿したピストン体を流体圧に
より下降させ、ピストン体の一端に設けられたクランプ
部材に形成された軸心下方に向かって漸次縮径するテー
パ面を介してクランプ部材の外周に配置したコレットを
押圧する。複数の分割片からなるコレットは押圧により
案内部に沿って軸心から離れる方向に移動して拡径し、
パレット下面に固着した被クランプ部材に形成された軸
心下方に向かって漸次縮径するテーパ面を押圧してパレ
ットをクランプする。アンクランプの状態では、被クラ
ンプ部材が上方から挿入できるように、コレットの外周
に巻装した付勢部材によりコレット分割片を軸心方向に
付勢し、コレット外径を小さくしておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のワーク
交換用パレットをテーブル上にクランプ・アンクランプ
状態にすることができるパレットクランプ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタ等の数値制御工作機械
においては、多数個のワークを連続して自動運転により
加工するために、ワークをパレットに積載し、テーブル
上から加工済みのワークを積載したパレットを搬出し、
代わりにパレットプールラインや準備ステーションにあ
る未加工ワークを積載したパレットを前記テーブル上に
搬入する目的で自動パレット交換装置（以下、「ＡＰ
Ｃ」という。）が使用されている。

【０００３】このＡＰＣによりテーブル上に搬入された
パレットをクランプするには、テーブル上に上下動する
パレットガイドを設け、そのパレットガイドの上端をＴ
字状に形成し、パレット下面に形成されたＴ溝に係合さ
せた後、パレットガイドを下降させてパレットをクラン
プする方法が一般的であった。また、最近ではパレット
交換時間を短縮するため、テーブル上のパレットに直接
交換動作を行うＡＰＣが考案されており、その場合、テ
ーブル上に搬入されたパレットを下降させる動作で、パ
レットをテーブルのクランプ部材の係合位置に移載し、
パレット下面に設けた被クランプ部材を押圧してクラン
プする方式が採用されている。このクランプ方式を採用
したクランプ装置として、実公平２−６９６５号公報、
実公平７−４６４３３号公報などの装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実公平２−６
９６５号公報の方式では、固定軸先端部に形成した先細
りテーパー面に沿ってスリ割りを設けた筒状のコレット
部材を引き下げ、コレット部材の端部に形成したフラン
ジ部を拡径することによりクランプする考案が開示され
ているが、クランプ及びアンクランプさせるために大き
な引き下げストロークが必要であり、またスリ割りを利
用して拡径、縮径するため薄肉部が必要なため、コレッ
ト部材の剛性が低く、大きなクランプ力を要する場合に
は不向きである。さらに、スリ割り部に応力が集中しコ
レット部材が破損しやすいという問題がある。

【０００５】実公平７−４６４３３号公報には、ピスト
ン体の一端に設けた複数個の係合溝にクランプ部材を係
合させ、ピストン体の動作と連動してテーブル軸心と直
交する方向にクランプ部材を進退するようにさせ、パレ
ット下面に設けた被クランプ部材を押圧してパレットを
クランプする装置が開示されているが、ピストン体の一
端を円周方向に分割して複数個のクランプ部材を収納す
るために、連結部材、係合部材、係合案内部材等の構成
部材が複雑な形状となり、クランプ部材の個数を多くす
ることができない。また、クランプ力を大きくするため
には係合部材の傾斜角度を大きくする必要がある。な
お、ピストン体の推力を大きくすることも考えられる
が、油圧源の仕様により制限がある。このような構成の
下では、被クランプ部材を環状に押圧することができ
ず、周上に配置された点で押圧することになり、クラン
プ剛性を高くすることができない。さらに、クランプ力
を大きくするため傾斜角を大きくしようとするとクラン
プ部材を必要量だけ進退させるに要する係合部材の傾斜
面の長さを長くする必要があるが、実際上その長さに制
限があること、及びパレット交換時間を短縮する上でパ
レットの上下動の移動量は、大きくすることができない
などの理由で、クランプ力を大きくすることができなか
った。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、クランプ剛性を高くするととも
に、クランプ・アンクランプ動作に要する時間を短縮で
き、かつ、安定した動作が得られるパレットクランプ装
置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採った。すなわち、工作
機械のテーブルにパレットを着脱可能にクランプするパ
レットクランプ装置において、前記テーブルの軸心に沿
ってテーブルに取り付けられたパレット支持体と、パレ
ットを外方より挿入可能に該パレットの下面に設けら
れ、軸心下方に向かって漸次縮径する第１のテーパ面を
内径部に有する被クランプ部材と、前記パレット支持体
を嵌挿して設けられ、該パレット支持体内を流体圧で進
退自在に動作するピストン体と、前記ピストン体の一端
に設けられ、軸心下方に向かって漸次縮径する第２のテ
ーパ面を外径部に有するクランプ部材と、外径部に円筒
部及び前記第１のテーパ面に係合するテーパ面を有し、
内径部に前記第２のテーパ面に係合するテーパ面を有
し、周方向に分割した広狭自在な複数の分割片からな
り、前記クランプ部材の外周に環状に配置したコレット
と前記コレットの外径部の円筒部に巻装され、コレット
を中心方向に付勢する付勢部材と、前記パレット支持体
の上部に固着したシリンダカバーの上面に設けられ、前
記コレットを広狭自在に案内する案内部とからなり、前
記ピストン体が流体圧により下降すると、前記クランプ
部材の第２のテーパ面がコレット内径部のテーパ面に押
圧係合し、コレットが前記案内部に沿って拡径すること
によりコレットの外径部のテーパ面が前記被クランプ部
材の第１のテーパ面に押圧係合して、前記パレットをパ
レット支持体にクランプし、ピストン体が流体圧により
上昇すると、被クランプ部材の第１のテーパ面とコレッ
トの外径部のテーパ面との係合が解除され、パレットを
パレット支持体からアンクランプするとともに、コレッ
トが前記付勢部材により縮径するように構成した。

【０００８】また、上述の手段において、前記ピストン
体を上昇させるのに流体圧を用いずに、ピストン体下面
とパレット支持体との間に設けられたばねの付勢力によ
り上昇させ、前記パレットをパレット支持体からアンク
ランプするとともにコレットが前記付勢部材により縮径
するように構成した。

【０００９】

【発明の実施の形態】ＡＰＣによりテーブル上に搬入さ
れたパレットをクランプするに際して、予めパレットが
挿入できるようにクランプ部材の外周に環状に配置され
たコレットを縮径させ、コレット上部の外径をパレット
下面に設けた被クランプ部材の内径よりも小さくしてお
く。すなわち、テーブルの軸心に沿ってテーブルに取り
付けられたパレット支持体内に進退自在に嵌挿されたピ
ストン体を流体圧により上昇させ、ピストン体の一端に
設けられたクランプ部材の外径部に形成した第２のテー
パ面とコレット内径のテーパ面との係合を解除し、コレ
ットの各分割片が付勢部材の付勢力によりパレット支持
体の上部に固着したシリンダカバーの上面に設けられた
案内部に沿って縮径し、コレットの上部外径寸法が被ク
ランプ部材の内径寸法よりも小さくなるようにする。

【００１０】この状態で、ＡＰＣにより、パレットに設
けた位置決めピンとパレット支持体に設けたブッシュと
が係合する位置までパレットをテーブル上方から下降さ
せ、パレット支持体に載置させる。

【００１１】次にピストン体を流体圧で下降させると、
クランプ部材の第２のテーパ面がコレットの内径部のテ
ーパ面を押圧し、コレットの各分割片が付勢部材に抗し
て前記案内部に沿って外方に向かって移動することによ
りコレットが拡径し、コレット外径部のテーパ面が被ク
ランプ部材の第１のテーパ面を押圧し、パレットをクラ
ンプする。

【００１２】パレットをアンクランプするには、前述の
ようにピストン体を上昇させてコレットを縮径させ、コ
レットと第１のテーパ面との押圧状態を解除するととも
にコレット上部の外径を被クランプ部材の内径よりも小
さくする。

【００１３】他の発明では、ピストン体を上昇させるに
は、大きな力を要しないことに着目し、流体圧を用いず
にピストン体下面とパレット支持体との間に設けたばね
の付勢力によりピストン体を上昇させている。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する

【００１５】まず、第１の実施例について図１ないし図
５に基づいて説明する。図１は第１の実施例の断面図
で、テーブル１の一部及びクランプ装置の全体を示す。
図２は第１の実施例において、パレット２をアンクラン
プした状態を示すクランプ装置の要部断面図である。図
３は第１の実施例において、パレット２をクランプした
状態を示すクランプ装置の要部断面図である。図４はコ
レット分割片２３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・・の平面図
で、図５はそのＡ−Ａ断面図である。なお、本実施例で
は、図１に示すようにパレット２をクランプしたパレッ
ト支持体３がテーブル１の軸心を中心に回転及び割り出
しが可能なようにパレット支持体３の下部に一対のカッ
プリング４及び歯車５が固着され、シリンダ６、ピスト
ン７等がテーブル１との間に組み込まれているが、本発
明とは直接の関係がないため説明は省略する。

【００１６】図１ないし図３において、パレット支持体
３には位置決めピン８が固着され、パレット２の下面に
は位置決めピン８と対応する位置にブッシュ９が固着さ
れている。さらに、パレット２の下面には被クランプ部
材１１がボルト１２により固着され、その内側には円形
の空間部である凹部１０が形成されている。被クランプ
部材１１の内径下部には軸心下方に向かって漸次縮径す
る第１のテーパ面１３が形成されている。

【００１７】次に、テーブル１にはその軸心を中心に回
転及び割り出しが可能なパレット支持体３が取り付けら
れ、パレット支持体３にはその軸心に沿ってシリンダ室
１４ａ、１４ｂが形成され、シリンダ室１４ａ、１４ｂ
に連通する油路１５ａ、１５ｂが形成されている。ま
た、パレット支持体３の上部にはシリンダカバー１６が
ボルト１７で固着され、シリンダ室１４ａ、１４ｂの一
部を構成するとともに、シリンダカバー１６の上面には
後述するコレット２３が縮径または拡径する際にコレッ
ト分割片２３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・・を案内する環状
の案内部１８が形成されている。シリンダカバー１６に
は、ワーク加工時の切り屑や切削剤がクランプ装置内部
に侵入しないようにシール部材３１を取り付けている。

【００１８】さらに、前記シリンダ室１４ａ、１４ｂに
はピストン体１９が進退自在に嵌挿され、シリンダ室１
４ａ、１４ｂに連通する油路１５ａ、１５ｂを介して供
給される圧油によって上下動可能となっている。ピスト
ン体１９の上部には軸心下方に向かって漸次縮径する第
２のテーパ面２０を外径部に有するクランプ部材２１が
ボルト２２により固着されている。

【００１９】前記クランプ部材の外周には、周方向に分
割した広狭自在な複数のコレット分割片２３ａ、２３
ｂ、２３ｃ・・・からなるコレット２３が環状に配置さ
れ、コレット２３の外径部には第１のテーパ面１３に係
合するテーパ面２４と円筒部２６が形成され、コレット
２３の内径部には第２のテーパ面２０と係合するテーパ
面２７が形成されている。コレット２３の前記円筒部２
６にはコレットの各分割片２３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・
・を軸心方向に移動させるように付勢する付勢部材２５
が巻装されている。図２に示すように、コレット２３の
内径部のテーパ面２７が第２のテーパ面２０に押圧され
ていない状態、すなわち、アンクランプの状態では縮径
したコレット２３の上部の外径寸法は被クランプ部材１
１の最小の内径寸法よりも小さくしておく。

【００２０】以上に述べた第１の実施例について、その
作用を説明する。まず、パレット２をパレット支持体３
に載置する前に、クランプ装置を図２に示すようにアン
クランプの状態にしておく。すなわち、図１及び図２に
おいて油路１５ｂを介してシリンダ室１４ｂに圧油を供
給してピストン体１９を上昇させると、第２のテーパ面
２０とコレット２３の内径部のテーパ面２７との係合が
解除され、コレットの各分割片２３ａ、２３ｂ、２３ｃ
・・・は付勢部材２５の付勢力により案内部１８に沿っ
て軸心方向に向かって移動し、コレット２３の外径が縮
径する。コレット２３の外径が縮径すると、コレット２
３の外径部のテーパ面２４と第１のテーパ面１３との係
合が解除され、アンクランプ状態になるとともに、縮径
したコレット２３の上部外径寸法は次の工程でパレット
支持体３に載置されるべきパレット２の下面に固着され
た被クランプ部材１１の最小の内径寸法よりも小さくな
る。

【００２１】この状態で、ＡＰＣ（図省略）によりパレ
ット２をテーブル側に搬入し、上方から下降させると図
１に示すように、パレット２の下面に固着したブッシュ
９とパレット支持体３に固着した位置決めピン８とが係
合し、パレット２は所定の位置に載置される。このとき
同時にパレット２の下面に形成された凹部１０にクラン
プ部材２１及びコレット２３の上部が入り込む。

【００２２】次に、図１及び図３において油路１５ａを
介してシリンダ室１４ａに圧油を供給し、ピストン体１
９及びクランプ部材２１を下降させると、クランプ部材
２１の第２のテーパ面２０がコレット２３の内径部のテ
ーパ面２７を押圧し、コレットの各分割片２３ａ、２３
ｂ、２３ｃ・・・が付勢部材２５の付勢力に抗して、案
内部１８に沿って軸心から離れる方向に移動する。すな
わち、コレット２３が拡径しテーパ面２４が第１のテー
パ面１３を押圧し、パレット２を強固にパレット支持体
３にクランプする。本実施例ではクランプ部材２１の外
径部及びコレット２３の内径部には安定した動作を得る
ためテーパ面をそれぞれ２個所に設けているが、１個所
でも同様である。

【００２３】パレット２を交換するときは、前述したよ
うに油路１５ｂを介してシリンダ室１４ｂに圧油を供給
してピストン体１９を上昇させ、アンクランプの状態に
した後、ＡＰＣによりパレット２を上昇させ、交換す
る。

【００２４】次に本発明の第２の実施例を説明する。

【００２５】図６は、第２の実施例のクランプ装置の要
部断面図で、パレット２をクランプした状態を示す。図
６において、ばね２８はピストン体１９の下面とパレッ
ト支持体３の段部２９のそれぞれ対応する位置に複数
個、円周上に設けられたばね収納部３０に取り付けら
れ、ピストン体１９を上昇させるように付勢されてい
る。このばね２８を設けたことと、第１の実施例におけ
る油路１５ｂがないこと及びシリンダ室１４ｂには圧油
を供給しないためシール部材を使用した密封構造にする
必要はないことを除けば、他は第１の実施例の構成と同
一である。

【００２６】第２の実施例について、第１の実施例との
相違点を中心にその作用を説明する。まず、パレット２
をパレット支持体３に載置するときは、図１及び図６に
おいて、油路１５ａへの圧油の供給を停止し、油路１５
ａ内の圧力を大気圧にする。そうすると、ピストン体１
９はばね２８の付勢力により上昇し、第１の実施例で述
べたように、クランプ装置はアンクランプ状態になり、
コレット２３は縮径する。

【００２７】この状態で、ＡＰＣによりパレット支持体
３に載置されたパレット２をクランプする作用は第１の
実施例と同一である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明におけるパレット
クランプ装置によれば、クランプ部材の第２のテーパ面
とコレット内径部のテーパ面、及び被クランプ部材の第
１のテーパ面とコレット外径部のテーパ面は、クランプ
時にはそれぞれ環状に接触して押圧するため、クランプ
剛性を高くすることができる。また、ピストン体の下降
により、第２のテーパ面に押圧されたコレット分割片が
第１のテーパ面を押圧してパレットをクランプする構成
としており、傾斜面を介して力の伝達が行われているた
め、ピストン体の推力は傾斜面の楔作用により被クラン
プ部材を押圧するクランプ力として大きく作用し、クラ
ンプ力を増大させることができる。さらに、簡素な構成
によりクランプ部材を有するピストン体を少しだけ上下
動させるだけで確実なアンクランプ状態及びクランプ状
態が得られるため、クランプ・アンクランプ動作を短時
間で行うことができるとともに、故障の少ない安定した
クランプ・アンクランプ動作を得ることができる。

【００２９】ピストン体の下面とパレット支持体との間
にばねを配置することにより、さらに構造を簡素にする
ことができ、かつ、上述と同一の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の全体を示す断面図

【図２】第１の実施例においてパレットをアンクランプ
した状態を示す要部断面図

【図３】第１の実施例においてパレットをクランプした
状態を示す要部断面図

【図４】コレットの平面図

【図５】コレットの断面図

【図６】第２の実施例においてパレットをクランプした
状態を示す要部断面図

【符号の説明】

１ テーブル ２ パレット ３ パレット支持体 １１ 被クランプ部材 １３ 第１のテーパ面 １８ 案内部 １９ ピストン体 ２０ 第２のテーパ面 ２１ クランプ部材 ２３ コレット ２５ 付勢部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のテーブルに搬入されたパレッ
   トを着脱可能にクランプするパレットクランプ装置にお
   いて、 前記テーブルの軸心に沿ってテーブルに取り付けられた
   パレット支持体と、 パレットを外方より挿入可能に該パレットの下面に設け
   られ、軸心下方に向かって漸次縮径する第１のテーパ面
   を内径部に有する被クランプ部材と、 前記パレット支持体を嵌挿して設けられ、該パレット支
   持体内を流体圧で進退自在に動作するピストン体と、 前記ピストン体の一端に設けられ、軸心下方に向かって
   漸次縮径する第２のテーパ面を外径部に有するクランプ
   部材と、 外径部に円筒部及び前記第１のテーパ面に係合するテー
   パ面を有し、内径部に前記第２のテーパ面に係合するテ
   ーパ面を有し、周方向に分割した広狭自在な複数の分割
   片からなり、前記クランプ部材の外周に環状に配置した
   コレットと前記コレットの外径部の円筒部に巻装され、
   コレットを中心方向に付勢する付勢部材と、 前記パレット支持体の上部に固着したシリンダカバーの
   上面に設けられ、前記コレットを広狭自在に案内する案
   内部とからなり、 前記ピストン体が流体圧により下降すると、前記クラン
   プ部材の第２のテーパ面がコレット内径部のテーパ面に
   押圧係合し、コレットが前記案内部に沿って拡径するこ
   とによりコレットの外径部のテーパ面が前記被クランプ
   部材の第１のテーパ面に押圧係合して、前記パレットを
   パレット支持体にクランプし、 ピストン体が流体圧により上昇すると、被クランプ部材
   の第１のテーパ面とコレットの外径部のテーパ面との係
   合が解除され、パレットをパレット支持体からアンクラ
   ンプするとともに、コレットが前記付勢部材により縮径
   するように構成したことを特徴とするパレットクランプ
   装置。
2. 【請求項２】 前記ピストン体はピストン体と前記パレ
   ット支持体との間に設けられたばねにより、上昇するよ
   うにした請求項第１項記載のパレットクランプ装置