JP2002210624A - エアー式クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 減圧した空気の圧力で加工材料全体を均一に
クランプし、加工材料の全面を加工でき、治具等による
毎回のクランプ作業を必要としないエアー式クランプ装
置を提供する。 【解決手段】 可動部２１に溝２４を設け、溝２４にシ
ールパッキン３２を気密的に圧縮収納し、可動部２１の
平面部２２と加工材料９とシールパッキン３２とで気密
空間３４を形成し、平面部２２に設けた吸引穴２６から
減圧装置３１で減圧して加工材料９をクランプするよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として工作機械の
被加工物のクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の工作機械のクランプ装置
の構成は図７及び図８に示すようであった。１はフライ
ス盤のベースであり、２は可動部である。３は可動部２
を横方向に移動させる左右駆動ハンドルである。４は可
動部２を前後に移動させる前後移動ハンドルである。５
は回転して切削加工する切削工具であり、切削工具５の
駆動部６には切削工具５を駆動する駆動電動機（図示せ
ず）を内蔵している。７は駆動部６を上下に移動させる
上下動ハンドルである。８は切削工具５の起動と停止を
操作する制御スイッチである。

【０００３】左右駆動ハンドル３と前後駆動ハンドル４
と上下動ハンドル７とで可動部２を三次元的に移動させ
ることができる。切削工具５の位置は固定して動かない
ので切削工具５と加工材料９との接点は前記可動部２を
移動して変化させる。

【０００４】１０は前記可動部２に左右方向に設けられ
た複数の平行した溝である。溝１０は左右駆動方向に平
行に直線状に設けられている。溝１０には溝１０の長手
方向にアンダーカット部１１が設けてあり断面は図８の
通りである。１２は埋め込みボルトであり、一端に設け
た凸部１３が溝１０のアンダーカット部１１に引っかか
る寸法関係に形成してある。凸部１３のアンダーカット
部１１への挿入は溝１０の端を開放して凸部１３をアン
ダーカット部１１に挿入する。１４は埋め込みボルト１
２の他端に設けられたねじ部であり、ナット１５が螺着
される。１６は一面に階段状の係止部１７を設けた支持
治具である。１８は固定治具であり、中央に貫通穴１９
を設けて一端を前記支持治具１６の係止部１７に架け、
他端を加工材料９に架けるものである。

【０００５】以上の構成において、動作を説明する。加
工材料９を可動部２に置く。埋め込みボルト１２を溝１
０の端からアンダーカット部１１に通して加工材料９近
くに位置させる。埋め込みボルト１２に対して加工材料
９とは反対の位置に支持治具１６を置く。固定治具１８
の一端を支持治具１６の係止部１７に係止し、他端を加
工材料９の端に架ける。この状態で前記貫通穴１９に前
記埋め込みボルト１２のねじ部１４を貫通させてねじ部
１４にナット１５を締め付ける。固定治具１８は略中央
をねじ部１４とナット１５により締め付けられることに
より、埋め込みボルト１２の凸部１３が溝１０のアンダ
ーカット部１１に引っかかって動きが止まる。固定治具
１８の一端は係止部１７に係止しているために動かな
い。ナット１５をさらに締め付けると係止部１７を支点
とし貫通穴１９を力点とし、固定治具１８の加工材料９
に架けてある他端を作用点として、てこの原理で加工材
料９を押さえつけることとなる。図８は一カ所の構成を
表しているが、実際には加工材料９の２カ所以上を同様
に固定しなければならない。

【０００６】加工材料９を固定した後は、制御スイッチ
８により切削工具５を回転させ可動部２を移動しながら
切削工具５で加工材料９を加工する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の構成では、第１にいちいち加工材料９を支
持治具１６や固定治具１８や埋め込みボルト１２やナッ
ト１５を用いて固定する必要があり、また加工材料９の
一部を集中的に押さえることとなり、加工材料９が歪む
といった課題を有していた。第２に固定治具１８や支持
治具１６が必要であり、加工材料９よりも高い位置で固
定されることから、切削工具５の操作によっては切削工
具５が固定治具１８や支持治具１６に当たって傷ついた
り切削工具５が折れたりするといった課題を有してい
た。第３に加工材料９を固定治具１８で押さえている部
分は加工ができないので加工材料９のロスが発生すると
いった課題を有していた。

【０００８】前記従来の課題を解決するために、本発明
のエアー式クランプ装置は、減圧した空気の圧力で簡便
で加工材料全体を均一にクランプして加工材料に歪みが
発生することもなく、しかも加工材料の全面を加工でき
る構成としたものである。

【０００９】これによって、加工材料のクランプが簡便
に行えて、加工材料のクランプによる応力が集中せず加
工材料の歪みが発生しないクランプができる。またクラ
ンプ用の治具を傷つけたり切削工具が折れたりしない。
さらに加工材料の全面を切削加工できるので加工材料を
有効に無駄なく使用できる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するために、固定盤に均一な断面形状に加工した
溝と、固定盤の上面に設けた吸引穴と、前記吸引穴に接
続された減圧装置と、溝に嵌合し固定盤の平面より凸に
位置する弾性体で形成した遮蔽部材とを備え、溝はルー
プを形成する構成としたものである。

【００１１】これによって、加工材料は大気圧で全体を
クランプされることとなり、加工材料を固定盤に置くだ
けでクランプできるといった簡便なクランプを可能にし
た。また加工材料全体をクランプするので加工材料が歪
まない。また加工材料の下面をクランプするので切削工
具が当たる障害物がない。さらに加工材料の下面をクラ
ンプするのでクランプするための加工材料を必要としな
いので無駄な加工材料を必要としない。

【００１２】また、固定盤に格子状に均一な断面形状に
加工した溝と、前記固定盤の上面に設けた吸引穴と、前
記吸引穴に接続された減圧装置と、溝に嵌合し固定盤の
平面より凸に位置する弾性体で形成した遮蔽部材とを備
えた構成としたものである。

【００１３】これによって、上述の効果以外に、遮蔽部
材を長い寸法のまま使用することができて何度でも再使
用することができる。

【００１４】また、溝の断面形状は単一径で遮蔽部材の
断面形状は単一径の形状に構成したものである。

【００１５】これによって、上述の効果以外に遮蔽部材
を押し出し加工することで簡単にかつ安価に生産するこ
とができる。

【００１６】また、溝の断面形状は半径１．２ｍｍから
２．５ｍｍで、遮蔽部材の断面形状を溝の半径に対して
１倍から１．３倍の円形にし、かつ溝の入り口近傍に平
行な壁部を形成した構成としたものである。

【００１７】これによって、遮蔽部材を溝に簡単に挿入
することができるとともに機密性を確保することができ
る。

【００１８】さらに、遮蔽部材を硬度２０度から５０度
のゴムまたは発泡ゴムで形成した構成としたものであ
る。

【００１９】これによって、加工材料を均一に固定盤に
平行に位置させることができ、かつ遮蔽部材の気密性を
確保することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、略平面
な固定盤と、前記固定盤に均一な断面形状に加工した溝
と、前記固定盤の上面に単一または複数個設けた吸引穴
と、前記吸引穴に接続されて大気圧より低い圧力に吸引
する減圧装置と、前記溝に嵌合し前記固定盤の平面より
凸に位置する弾性体で形成した遮蔽部材とを備え、前記
溝は一つ以上の閉じたループを形成する構成としたもの
である。

【００２１】これにより、加工材料は大気圧で全体をク
ランプされることとなり、加工材料を固定盤に置くだけ
でクランプできるといった簡便なクランプを可能にし
た。また加工材料全体をクランプするので加工材料が歪
まない。また加工材料の下面をクランプするので切削工
具が当たる障害物がない。さらに加工材料の下面をクラ
ンプするのでクランプするための加工材料を必要としな
いので無駄な加工材料を必要としない。

【００２２】請求項２に記載の発明は、略平面な固定盤
と、前記固定盤に格子状に均一な断面形状に加工した溝
と、前記固定盤の上面に単一または複数個設けた吸引穴
と、前記吸引穴に接続されて大気圧より低い圧力に吸引
する減圧装置と、前記溝に嵌合し前記固定盤の平面より
凸に位置する弾性体で形成した遮蔽部材とを備えた構成
としたものである。

【００２３】これにより、加工材料の形状に合わせて遮
蔽部材を溝に埋め込むだけで加工材料を均一に吸引する
ことができ、遮蔽材料はいちいち加工材料の大きさに合
わせて切断する必要もない。

【００２４】請求項３に記載の発明は、特に、溝の断面
形状は単一径で遮蔽部材の断面形状を単一径の形状にし
た構成としたものである。

【００２５】これにより、溝はエンドミルで加工するこ
とができるとともに、遮蔽部材も円筒状の押し出し加工
で形成することができ、遮蔽部材の加工を簡便に行うこ
とができる。また遮蔽部材を押し出し加工することで簡
単にかつ安価に生産することができる。

【００２６】請求項４に記載の発明は、特に、溝の断面
形状は半径１．２ｍｍから２．５ｍｍで、遮蔽部材の断
面形状を溝の半径に対して１倍から１．３倍の円形に
し、かつ溝の入り口近傍に平行な壁部を形成した構成と
したものである。

【００２７】これにより、遮蔽部材は円筒状の押し出し
加工で簡単に形成することができ、溝と遮蔽部材は気密
性を維持しながら加工材料を均一な高さに支持すること
ができる。また溝に遮蔽部材を埋め込むときに溝から遮
蔽部材が飛び出すことがないので遮蔽部材を溝に簡単に
挿入することができるとともに機密性を確保することが
できる。

【００２８】請求項５に記載の発明は、特に、遮蔽部材
を硬度２０度から５０度のゴムまたは発泡ゴムで形成し
た構成としたものである。

【００２９】これにより、加工材料を溝との間に気密性
を維持しながら遮蔽部材が均一に変形するので加工材料
を均一な高さに支持することができる。そして加工材料
を均一に固定盤に平行に位置させることができ、かつ遮
蔽部材の気密性を確保することができる。

【００３０】

【実施例】（実施例１）以下に本発明の実施例１につい
て、図１、図２、図３、図４を参照しながら説明する。
ベース１、左右駆動ハンドル３、前後駆動ハンドル４、
切削工具５、駆動部６、上下動ハンドル７、制御スイッ
チ８加工材料９は従来の実施例と同一の形状と機能であ
り、同一の名称と符号を使用して説明は省略する。

【００３１】２１は加工材料を固定するための固定盤を
形成する可動部であり、上面が平面部２２で加工材料９
を載置する。可動部２１上面の平面部２２には約１０ｍ
ｍ間隔で碁盤目状に溝２４が掘ってある。溝２４の断面
形状は溝２４のどの部分の断面も同じ形状であり、単一
半径の断面である。これは後述する気密性に大きく影響
するものである。本実施例では溝２４の単一半径を１．
５ｍｍにしている。溝２４の深さは２ｍｍにしてあり従
って溝の入り口付近には平行な壁部２５が形成され、溝
２４の底部は単一半径１．５ｍｍになっている。

【００３２】２６は可動部２１の溝２４と溝２４との間
の平面部２２に形成された吸引穴である。吸引穴２６は
直径５ｍｍで可動部２１の板厚の約半分の深さまで達し
ている。２７は可動部２１の中に水平方向に設けられた
連通穴であり、直径約１０ｍｍで可動部２１にボーリン
グして形成されている。吸引穴２６は前記連通穴２７ま
で貫通している。また連通穴２７が直線であるために吸
引穴２６も直線上に配置されることとなる。連通穴２７
は可動部２１に複数本設けられて、吸引穴２６はそれぞ
れ連通穴２７に吸引穴２６の一端を連通するとともに可
動部２１の平面部２２に他端を開口している。吸引穴２
６は複数箇所形成されることとなる。

【００３３】２８は前記複数の連通穴２７を収束して吸
引スイッチ部２９に連通する吸引パイプである。吸引ス
イッチ部２９は一方を吸引パイプ２８と連通し、他方を
減圧調整器３０と大気との連通を切り替える構成として
ある。減圧調整器３０は吸引パイプ２８からの減圧レベ
ルを調整して吸引力を調整するものであり、吸引穴２６
からの吸引力を調整して加工材料９のクランプ力を調整
する。減圧装置３１は一般的には工場で使用する圧縮空
気を利用した減圧器である。一般的な工場で使用してい
る圧縮空気の圧力は約５００ｋＰａ（キロパスカル）で
あり、これを利用して減圧装置３１を駆動する。

【００３４】３２は直径が３．５ｍｍで発砲ウレタンゴ
ムを押し出し成形加工で形成した遮蔽部材を形成するシ
ールパッキンである。シールパッキン３２はどこの断面
も同一形状であり、本実施例では直径を３．５ｍｍにし
てあるが、圧縮変形と作業性とからみて２．５ｍｍから
４．５ｍｍの範囲の発泡ウレタンゴムを使用すると良
い。発泡ウレタンゴムの硬度は２０度から５０度の範囲
のものが作業性と気密性能から見て適している。硬度が
低いと気密性が劣り、硬度が高いと作業性が悪くなると
ともに大きな圧力をかけないと気密性能が維持できなく
なる。シールパッキン３２は前記溝２４に埋め込まれ
る。シールパッキン３２は平面部２２上で閉じたループ
３３を形成するように溝２４に埋め込まれる。また、ル
ープ３３内には１カ所以上の吸引穴２６が開口している
ように構成する。溝２４の形状は単一半径が１．５ｍｍ
であり、一方シールパッキン３２は半径は１．７５ｍｍ
であるために、シールパッキン３２は溝２４に圧縮収納
されることとなる。シールパッキン３２は発泡ウレタン
ゴムで形成されているので溝２４の断面形状に圧縮変形
されて気密性を保持するものである。

【００３５】シールパッキン３２は図３のように溝２４
に圧縮収納されたとき、その一部が平面部２２から上方
に残った状態で溝２４に収納された状態となる。この一
部残った部分に加工材料９が乗せられて減圧と同時にシ
ールパッキン３２の一部は若干変形して加工材料９に気
密的に密着する。

【００３６】溝２４は前述のように入り口付近が平行な
壁部２５で形成されているために、溝２４に埋め込んだ
シールパッキン３２は溝２４内部で壁部２５に突っ張っ
て溝２４から飛び出すことはない。可動部２１の平面部
２２と加工材料９の下面とシールパッキン３２で形成し
たループ３３とで気密空間３４を形成することとなる。
気密空間３４には１カ所以上の吸引穴２６が開口してい
るように構成する。

【００３７】３５は吸引穴２６を気密的に閉塞する閉塞
ねじである。閉塞ねじ３５はループ３３内に開口した吸
引穴２６以外の大気に開口する吸引穴２６を気密的に閉
塞するものである。

【００３８】以上のように構成されたエアー式クランプ
装置について、以下その動作、作用を説明する。

【００３９】加工材料９は一般には直方体の塊から切り
出した材料を使用する。まず加工材料９を用意し、次に
可動部２１に対する加工材料９の投影形状より若干小さ
い範囲でシールパッキン３２を可動部２１の溝２４に埋
め込んでゆく。このとき、シールパッキン３２は閉じた
ループ３３を描くようにして溝２４に埋め込む。また、
ループ３３の中には１カ所以上の吸引穴２６が位置する
ように配置する。ループ３３を形成した残りのシールパ
ッキン３２は可動部２１外方に垂らしておく。これは１
回の使用でシールパッキン３２を切断してしまうと次回
の使用時に長さが短くて使用できないことを防ぐためで
ある。

【００４０】次に加工材料９をシールパッキン３２のル
ープ３３の上に置く。減圧装置３１を動作させて吸引ス
イッチ部２９を操作して大気との連通を遮断して吸引パ
イプ２８と減圧調整器３０とを気密的に連通にする。減
圧装置３１の吸引力を減圧調整器３０で調整して加工材
料９を可動部２１に吸引固定する。このとき、加工材料
９が例えば１２０ｍｍ角の材料で吸引力が１００ｋＰａ
（キロパスカル）毎平方センチメートルであれば、加工
材料はは約１０００Ｎ（１００ｋｇｆ（キログラム
重））の力で固定されていることとなる。減圧して吸引
するので最大吸引力は大気圧になる。従って１平方セン
チメートルあたり約１０Ｎ（約１ｋｇｆ（キログラム
重））の力で固定することとなる。

【００４１】この状態で制御スイッチ８を操作して切削
工具５を駆動しながら、左右駆動ハンドル３と前後移動
ハンドル４と上下動ハンドル７とを操作して加工材料９
を切削工具５に当てて切削加工する。

【００４２】切削加工が終了すると、制御スイッチ８で
切削工具５を停止し、吸引スイッチ部２９を操作して吸
引を停止し、吸引パイプ２８を大気に開放する。ループ
３３と可動部２１の平面部２２と加工材料９とで形成さ
れた気密空間３４に空気が浸入して加工材料９のクラン
プは解除されることとなる。

【００４３】以上のように実施例１によれば、第１に吸
引スイッチ部２９の操作だけで簡単にクランプとクラン
プの解除が行えて生産性において簡便で無駄がなく経済
的なクランプができる。また加工材料９のほぼ全面でク
ランプするので加工材料９に集中応力が発生せず、クラ
ンプによる加工材料９の歪みを防止することができる。
また、クランプ時の応力が集中しないので柔らかい材料
でもクランプすることができる。第２にクランプする治
具等がないので切削工具５が当たって治具を傷つけたり
切削工具５を折ったりすることがない。第３に加工材料
９を均一な圧力で吸引するのでシールパッキン３２の変
形が均一であり、可動部２１の平面部２２に対してほぼ
平行に加工材料９を位置させることができる。第４にク
ランプする位置が加工材料９の下面であり、加工材料９
全体を切削工具５が加工することができて加工材料９に
クランプ用の部分を確保する必要がなくなり加工材料９
の無駄使いがなく、省資源でありゴミの発生が少なく環
境にも優しい加工法である。第５にシールパッキン３２
は長いシールパッキン３２が１本あれば任意の形状のル
ープ３３を形成することができるので、いちいちシール
パッキン３２を切断して長さを調整する必要がなくシー
ルパッキン３２のメンテナンスが必要ない。

【００４４】（実施例２）以下に本発明の実施例２につ
いて図５を参照しながら説明する。

【００４５】図５はクランプの位置を加工材料９の両側
にループ３３を形成して加工材料９全体をクランプする
方法である。加工材料９の下面に凹凸などがある場合に
簡便にクランプすることができる。他の構成や動作につ
いては実施例１と同じであり省略する。

【００４６】以上のように実施例２によれば、一個の加
工材料９のクランプを任意の位置でおこなうことができ
るので加工材料９下面に凹凸があっても簡単にクランプ
できる。

【００４７】（実施例３）以下に本発明の実施例３につ
いて図６を参照しながら説明する。

【００４８】図６は複数の加工材料９を同時にクランプ
して同時に加工する場合の実施例である。加工材料９は
シールパッキン３２で形成された各ループ３３に載置さ
れて、減圧装置３１で同時に減圧されクランプされるこ
ととなる。他の構成や動作については実施例１と同じで
あり省略する。

【００４９】以上のように実施例３によれば、複数の加
工材料９を同時に加工するときに各加工材料９をそれぞ
れ独立してクランプすることができる。

【００５０】なお、実施例１の溝２４の単一半径を１．
５ｍｍとしたが、１．２ｍｍから２．５ｍｍの範囲であ
れば良い。

【００５１】また、実施例１では溝２４の断面形状を単
一半径の断面としたが、シールパッキン３２との気密性
が保持できれば良い。

【００５２】また、実施例１では減圧装置３１には圧縮
空気を利用した減圧装置を用いたが、真空ポンプを利用
しても良い。要は減圧できれば良い。

【００５３】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、加工材料は大気圧で全体をクランプされることとな
り、加工材料を固定盤に置くだけでクランプできるとい
った簡便なクランプを可能にした。また加工材料全体を
クランプするので加工材料が歪まない。また加工材料の
下面をクランプするので切削工具が当たる障害物がな
い。さらに加工材料の下面をクランプするのでクランプ
するための加工材料を必要としないので無駄な加工材料
を必要としない。

【００５４】また、請求項２記載の発明によれば、遮蔽
部材を長い寸法のまま使用することができて何度でも再
使用することができる。

【００５５】また、請求項３記載の発明によれば、溝は
エンドミルで加工することができるとともに、遮蔽部材
も円筒状の押し出し加工で形成することができ、遮蔽部
材の加工を簡便に行うことができる。また遮蔽部材を押
し出し加工することで簡単にかつ安価に生産することが
できる。

【００５６】また、請求項４記載の発明によれば、遮蔽
部材を溝に簡単に挿入することができるとともに機密性
を確保することができる。

【００５７】さらに、請求項５記載の発明によれば、加
工材料を均一に固定盤に平行に位置させることができ、
かつ遮蔽部材の気密性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すエアー式クランプ装置
の構成を示す部分斜視図

【図２】本発明の実施例１を示すエアー式クランプ装置
の構成を示す部分断面図

【図３】本発明の実施例１を示すエアー式クランプ装置
の部分断面図

【図４】本発明の実施例１を示すエアー式クランプ装置
のシールパッキンの斜視図

【図５】本発明の実施例２を示すエアー式クランプ装置
の部分斜視図

【図６】本発明の実施例３を示すエアー式クランプ装置
の部分斜視図

【図７】従来の実施例を示すクランプ装置の斜視図

【図８】従来の実施例を示すクランプ装置の部分断面図

【符号の説明】

２１ 可動部（固定盤） ２２ 平面部 ２４ 溝 ２５ 壁部 ２６ 吸引穴 ３１ 減圧装置 ３２ シールパッキン（遮蔽部材） ３３ ループ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略平面な固定盤と、前記固定盤に均一な断
   面形状に加工した溝と、前記固定盤の上面に単一または
   複数個設けた吸引穴と、前記吸引穴に接続されて大気圧
   より低い圧力に吸引する減圧装置と、前記溝に嵌合し前
   記固定盤の平面より凸に位置する弾性体で形成した遮蔽
   部材とを備え、前記溝は一つ以上の閉じたループを形成
   するエアー式クランプ装置。
2. 【請求項２】略平面な固定盤と、前記固定盤に格子状に
   均一な断面形状に加工した溝と、前記固定盤の上面に単
   一または複数個設けた吸引穴と、前記吸引穴に接続され
   て大気圧より低い圧力に吸引する減圧装置と、前記溝に
   嵌合し前記固定盤の平面より凸に位置する弾性体で形成
   した遮蔽部材とを備えたエアー式クランプ装置。
3. 【請求項３】溝の断面形状は単一径で遮蔽部材の断面形
   状を単一径の形状にした請求項１または請求項２記載の
   エアー式クランプ装置。
4. 【請求項４】溝の断面形状は半径１．２ｍｍから２．５
   ｍｍで、遮蔽部材の断面形状を溝の半径に対して１倍か
   ら１．３倍の円形にし、かつ溝の入り口近傍に平行な壁
   部を形成した請求項１または請求項２記載のエアー式ク
   ランプ装置。
5. 【請求項５】遮蔽部材を硬度２０度から５０度のゴムま
   たは発泡ゴムで形成した請求項３または４記載のエアー
   式クランプ装置。