JP2004283985A

JP2004283985A - Clamping device of workpiece, and clamping method of workpiece

Info

Publication number: JP2004283985A
Application number: JP2003080845A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Watanabe; 泰之渡邊; Masahito Tanaka; 雅人田中
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve working accuracy by a working device by suppressing clamping strain while stably clamping a workpiece, using a constitution of a conventional device, in a clamping device of the workpiece and a clamping method of the workpiece. <P>SOLUTION: The workpiece 100 is clamped and fixed to a predetermined position by synchronously moving tips 21 of a plurality of main clampers 2A-2C. The workpiece 100 fixed by the main clampers 2A-2C is further clamped by sub clampers 3A-3F. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工装置により工作物に対し所定の加工を施す際に、工作物をクランプして所定位置に固定する、工作物のクランプ装置及び工作物のクランプ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、自動車のリヤアスクルへ取り付けられるデフキャリヤ１００の一例を示す斜視図である。デフキャリヤ１００は、一般的に鋳造品であり、そのフランジ１０１のリヤアスクルへの取付面（以下、加工面ともいう）１０２は、フライス加工されることによりその平面度が確保され、ひいてはデフキャリヤ１００とリヤアスクルとの組付精度が確保される。
【０００３】
図８は、このようなフライス加工を行うための従来クランプ装置（以下、従来装置１ともいう）の要部を示す図であり、クランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃのみを抜き出して示す模式的な斜視図である。このクランプ装置の上方には図示しないフライス刃機構が配置されており、デフキャリヤ（以下、工作物又はワークともいう）１００はその取付面１０２を上方に向けた姿勢で、上方のフライス刃により上記取付面１０２を平面加工される。
【０００４】
デフキャリヤ１００には、クランプ装置により固定できるような部位は、形状的に上記フランジ１０１に限定されてしまい、また、上記取付面１０２は、上方のフライス刃により加工される部位であることから、このクランプ装置は、フランジ１０１の外周を上記クランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃにより把持する構造となっている。
【０００５】
つまり、これらのクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃは、図８中に矢印で示すように協働してフランジ１０１を外側から締め付けてワーク１００を固定するようになっているのである。
また、これらのクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃは、フライス刃による加工の邪魔とならないように、何れも、加工面１０２よりも上方に（フライス刃側に）凸とならないように構成されている。
【０００６】
さらに、これらのクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃは同期して移動するようになっており、ワーク１００を、フライス刃機構に対して所定位置に固定できるようになっている。つまり、これらのクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃは、フライス刃機構に対する芯だし機能を有しているのである。
このような従来装置１の他に、特許文献１には、筒状のチャック本体に多数の流体圧シリンダを高密度に配置し、これらのシリンダのピストンの先端に一体に取り付けられた掴持爪により、形状に拘わらずワークを安定して掴持できるようにしたフレキシブルパワーチャック（以下、従来装置２という）が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２５６５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、トラックなどの貨物運搬車では、貨物の積載重量を増加できるように、上述したデフキャリヤなどの車両構成部品を薄肉化して車両自体の重量を軽量化する試みが進められている。このような部品を薄肉化は、車両の構造強度を確保できる範囲で行われるが、部品自体の剛性は低下するため、例えば図７及び図８を参照して説明した従来装置１では、デフキャリヤ１００の装置セット時にクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃのクランプ力によるデフキャリヤ１００に歪み（以下、クランプ歪みという）が発生してしまい、加工精度（フランジ取付面１０２の平面度）の低下を招くおそれがある。対策として、ワーク１００に歪みが生じないようにクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃのクランプ力を低下させることが考えられるが、この場合、フライス刃の切削力に耐えられずワーク１００がクランパ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃから外れてしまったり、ワーク１００の姿勢が所定の姿勢からずれたりするおそれがある。
【０００９】
また、流体圧シリンダは、シリンダ内においてピストンが移動するといった構成上、シリンダが必然的にピストンよりも大きな形状を有することとなり、上記の特許文献１に開示された従来装置２により、例えば従来装置１のように図７に示すデフキャリヤ１００のフランジ１０１を外側から締め付けようとすると、シリンダが取付面１０２よりも上方に位置することとなる。このため、加工具（フライス刃）によるフランジ取付面１０２の加工の邪魔になる虞がある。
【００１０】
また、従来装置２は、上述したようにシリンダ内のピストン先端に一体に取り付けられた掴持爪により圧力を掛けてワークを固定する構成であり、ワークに作用させる圧力はシリンダ内に供給される作動流体の圧力そのものとなる。このため、ワークを高いクランプ力で確実に掴持しようとすると、シリンダへ作動流体を供給する系統を高圧用のものにしなければならず、油圧ポンプの吐出圧の増大や配管肉厚の増大を招いて、装置が高価になる虞がある。
このように、従来装置２を図７に示すデフキャリヤ１００の加工に適用するためにはさらなる検討が必要となる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、従来装置の構成を利用しながら、安定して工作物をクランプしつつクランプ歪みを抑制して、加工装置による加工精度を向上させることができるようにした、工作物のクランプ装置及び工作物のクランプ方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の工作物のクランプ装置では、工作物がメインクランプ機構によりクランプされるとともに所定位置に位置設定され、この工作物がさらにサブクランプ機構によりクランプされる。
メインクランプ機構では、メインクランパ用加圧手段を使用してメインクランパの先端を同期して工作物に加圧させることで、この工作物が所定位置でクランプされ、サブクランプ機構では、サブクランパ用加圧手段を使用してサブクランパの先端を工作物に加圧させることで、この工作物がクランプされる。
【００１３】
請求項２記載の本発明の工作物のクランプ装置では、サブクランパは、加工装置により加工が施される工作物の加工面よりも加工装置とは反対側に配設されるとともに、先端が工作物に対し進退移動するように揺動可能に構成され、この結果、サブクランパやサブクランパ用加圧手段が工作物の加工面よりも加工装置側に張り出さないような構成が可能となる。
【００１４】
このような構成は、メインクランパ及びサブクランパによりクランプされる箇所が、加工装置により加工が施される加工面に近接しているような工作物（例えばデフキャリヤ）の場合に、特に好ましい構成である。
請求項３記載の本発明の工作物のクランプ方法では、複数のメインクランパにより工作物をクランプして所定位置に固定し、その後、メインクランパにより固定された工作物をさらにサブクランパによりクランプする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来技術の説明の中で既に説明した部品については同一の符号を付しその説明を省略する。
図１及び図２は本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置（以下、単に装置ともいう）の全体構成を示す図であり、図１はその模式的な平面図、図２は図１の模式的な縦断面図である。
【００１６】
本クランプ装置は、図７及び図８に示す従来装置１に対し、クランパ（以下、メインクランパという）２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各相互間にサブクランパを２個づつ追加したような構成となっている。つまり、本クランプ装置は、図１に示すように３つのメインクランパ２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、これらのメインクランパ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの相互間に配設されたサブクランパ３Ａ〜３Ｆとをそなえて構成されている。以下、特にメインクランパ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを区別しない場合にはメインクランパ２といい、同様に、特にサブクランパ３Ａ〜３Ｆを区別しない場合にはサブクランパ３という。
【００１７】
これらのクランパ２Ａ〜２Ｃ，３Ａ〜３Ｆは、図１及び図２に示すように装置本体１に取り付けられており、この装置本体１は図示しないフライス装置（加工装置）の向かい側（下方）に配置されている。また、装置本体１の内部には凹所１１が形成されており、フライス加工の際、デフキャリヤ１００はリヤアスクルへの取付面１０２を上記フライス装置側に（ここでは上方に）向けた姿勢でこの凹所１１内に収容されるようにしてセットされる。
【００１８】
各メインクランパ２は、その先端の把持爪２１がフランジ１０１の側端面に対し進退可能になっている。また、図示しないが、これらのメインクランパ２Ａ〜２Ｃには共用で１つの加圧機構（メインクランパ用加圧手段）がそなえられており、この加圧機構により、各メインクランパ２Ａ〜２Ｃはフランジ１０１に所定圧力で加圧されるようになっている。
【００１９】
また、この加圧機構は、公知のボールロックチャックなどにより構成され、各々連結されたアクチュエータを作動させることにより、メインクランパ２Ａ〜２Ｃが同期して移動する構造となっており、装置本体１にセットされたデフキャリヤ１００を装置本体１ひいては加工装置に対し所定位置に固定できるようになっている。つまり、メインクランパ２Ａ〜２Ｃには、加工装置に対するデフキャリヤ１００の芯だし機能がそなえられているのである。
このように、メインクランパ２Ａ〜２Ｃと加圧機構とをそなえて本実施形態のメインクランプ機構が構成されている。
【００２０】
サブクランパ３は、上述したようにメインクランパ２の各相互間に配置され、メインクランパ２とともに凹所１１ひいては凹所１１内にセットされるデフキャリヤ１００を囲むように配設される。
【００２１】
また、各サブクランパ３は、図１及び図２に示すように、サブクランパ加圧部（サブクランパ用加圧手段）４の支持部４１に中央部（揺動支点）３２を揺動可能に取り付けられており、このサブクランパ加圧部４を介して、装置本体１にセットされるデフキャリヤ１００の上面（加工面）１０２にその上端が略一致するようにして装置本体１に取り付けられている。
【００２２】
そして、これらのサブクランパ加圧部４には、サブクランパ３の揺動支点３２を上下から挟むようにして２つのシリンダ室４２ａ，４２ｂがそれぞれ設けられている。これらの各シリンダ室４２ａ，４２ｂには、ピストン４３ａ，４３ｂがサブクランパ３に対しそれぞれ進退可能に挿入され、また、外方に面する側に配管４４ａ，４４ｂが接続されている。
【００２３】
この配管４４ａ，４４ｂは、作動流体供給系統に接続されており、配管４４ａから、揺動支点３２よりも上方のシリンダ室４２ａに作動流体（例えばオイルやエア）が供給されると、このシリンダ室４２ａ内のピストン４３ａが、装置本体の凹部１１側に移動し、サブクランパ３はこのピストン４３ａに押されて支点３２を中心に揺動して、その先端３１が装置にセットされたデフキャリヤ１００に対し所定圧力で加圧されるようになっている。つまり、サブクランパ３は他のサブクランパ３と協働してデフキャリヤ１００を所定圧力でクランプするクランプ状態（図２に示す状態）とされるようになっているのである。
【００２４】
同様に、配管４４ｂから揺動支点３２よりも下方のシリンダ室４２ｂに作動流体が供給されると、このシリンダ室４２ｂ内のピストン４３ｂがデフキャリヤ１００側に移動し、サブクランパ３の後端３３がデフキャリヤ１００に近接した状態、換言すれば、先端３１がデフキャリヤ１００から離隔してデフキャリヤ１００を開放する開放状態とされるようになっている。
このように、サブクランパ３Ａ〜３Ｆとサブクランパ加圧部４とをそなえて本実施形態のサブクランプ機構が構成されている。
【００２５】
そして、上記クランプ状態においては、フライス装置による加工の邪魔とならないように、図２に示すように、加工面１０２よりもサブクランパ３がフライス装置側に（上方に）張り出さないようにサブクランパ３の配置や形状などが設定されている。従来装置２の課題として説明したが、ピストンと一体にクランプを構成した場合（ピストン１により直接的にデフキャリヤ５をクランプさせた場合）、ピストンよりもシリンダの方が大きいことから、ピストンの軸心付近で安定してデフキャリヤ５を押さえようとすると、被加工部であるとともに被クランプ部であるフランジ１０１よりも、ピストンやシリンダが上方に張り出すこととなり、上方のフライス装置によりこのフランジ１０１を加工する際に邪魔となる虞がある。本装置では、上述したようにサブクランパ３を揺動可能に構成することで、ピストンやシリンダが加工面よりも加工装置側への張り出さないような構成を可能としている。
【００２６】
また、本装置には、図１及び図２に示すように、各メインクランパ２Ａ〜２Ｃに近接させて３つの基準パッド５がそなえられ、また、サブクランパ３Ａ，３Ｂの相互間とサブクランパ３Ｅ，３Ｆの相互間とにそれぞれビリ止め６がそなえられている。基準パッド５は、デフキャリヤ１００を所定の高さ位置にセットするためのもので、デフキャリヤ１００のフランジ１０１は基準パッド５の上面に載置される。
【００２７】
また、ビリ止め６は、図１の模式的なＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、上下方向に移動可能に装置本体１に取り付けられ、また、装置本体１との間には上下方向に伸縮するバネ６１がビリ止め６の下部に挿入されるようにして取り付けられている。
そして、デフキャリヤ１００が装置に載置されると、フランジ１０１によりビリ止め６は押し下げられ、この状態において、側方の流体圧シリンダ６２のピストン６３を伸長させてビリ止め６の側面に設けられた切欠６４と当接させる。これにより、ビリ止め６が固定され、ビリ止め６によりフランジ１０１が所定高さに支持された状態となって、加工の際の振動（ビリ）が抑制されるようになっている。
【００２８】
本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置は上述したように構成されており、以下の手法（本発明の一実施形態としての工作物のクランプ方法）により工作物のクランプが行われる。
つまり、先ず、作業者の手作業により、デフキャリヤ１００が装置にセットされる。この際、デフキャリヤ１００は、加工面１０２が上を向くような姿勢で基準パッド５に載置される（このとき、クランパ２Ａ〜２Ｃ，３Ａ〜３Ｆは何れも開放状態とされている）。
【００２９】
そして、開放状態のメインクランパ２Ａ〜２Ｃを同期させて一斉にクランプ状態とすることにより、デフキャリヤ１００の固定と芯だしとを同時に行なう（第１ステップ）。
次いで、開放状態のサブクランパ３Ａ〜３Ｆをそれぞれクランプ状態として、デフキャリヤ１００をさらにサブクランパ３Ａ〜３Ｆによりクランプする（第２ステップ）。
そして、ビリ止め６を使用してデフキャリヤ１００の姿勢を安定させた後、上方のフライス装置により取付面１０２の加工を行なう。
【００３０】
図８に示す従来装置１では、図４（ｂ）に示すように、デフキャリヤ１００に掛けられるクランプ力（以下、保持力ともいう）は、メインクランパ２Ａ〜２Ｃによる３つの力Ｆ_１〜Ｆ_３であったのに対し、本装置では、図４（ａ）に示すように、メインクランパ２Ａ〜２Ｃによる３つの力Ｆ_１〜Ｆ_３の他に、サブクランパ３Ａ〜３Ｆによる力Ｆ_４〜Ｆ_９が、デフキャリヤ１００に掛けられる。つまり、本装置では、従来装置１に比べ万遍なくデフキャリヤ１００に保持力が掛けられるのである。
【００３１】
このようにサブクランパ３によりデフキャリヤ１００に保持力を付与することでメインクランプ２の保持力を従来よりも低減できるようになり、万遍なく保持力を付与してデフキャリヤ１００の保持を確実なものとしつつ、クランプ歪みを抑制して、デフキャリヤ１００の加工精度（ここではデフキャリヤ１００のフランジ取付面１０２の平面度）を所定精度以上に保持できるようになる。
【００３２】
また、従来に比べデフキャリヤ１００の保持安定性が向上し、この結果、デフキャリヤ１００が加工中に装置から外れないメインクランパ１つの当たりの保持力（以下、必要保持力という）を低減できることは勿論、デフキャリヤ１００に掛けられる総必要保持力を従来よりも低減することが可能となる。総必要保持力とは、本装置においてはクランパ２Ａ〜２Ｃ，３Ａ〜３Ｆの各必要保持力の総和であり、従来装置１においてはメインクランパ２Ａ〜２Ｃの各必要保持力の総和である。
【００３３】
さて、図５及び下表１は、メインクランパ１Ａ〜１Ｃ一個当たりのメインクランパ圧力Ｐ_Ｍと、取付面１０２のフライス加工後の平面度Ｄ_Ｆと、総保持力Ｆ_Ｔ（従来装置１においては図４（ｂ）に矢印で示す保持力Ｆ_１〜Ｆ_３の総和，本装置においては図４（ａ）に矢印で示す保持力Ｆ_１〜Ｆ_９の総和）との関係を示す図である。図５中において、「白の丸」及び「黒の丸」は本装置に関する実測データ、「白の四角」及び「黒の四角」は従来装置に関する実測データであり、「白の丸」及び「白の四角」はメインクランパ圧力Ｐ_Ｍと加工後の平面度Ｄ_Ｆとを示し、「黒の丸」及び「黒の四角」はメインクランパ圧力Ｐ_Ｍと総保持力Ｆ_Ｔとを示す。
【００３４】
図５及び下表１に示すように、従来装置では、▲１▼メインクランパ圧力Ｐ_Ｍを２．９ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ^２）とし総保持力Ｆ_Ｔを２．２４×１０^４Ｎ（２２８０ｋｇｆ）とした場合、３個のテストピースに対し得られた平面度Ｄ_Ｆの平均値は０．０７９となり、要求される加工精度である平面度０．０５以下を満足できず、▲２▼メインクランパ圧力Ｆ_Ｍを１．５ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ^２）とし総保持力Ｆ_Ｔを１．１２×１０^４Ｎ（１１４０ｋｇｆ）とした場合には、フライス加工中にデフキャリヤ１００がメインクランパ１Ａ〜１Ｃから外れてしまい加工を行えなかった。
【００３５】
一方、本装置では、▲３▼メインクランパ圧力Ｐ_Ｍを２．９ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ^２）とするとともに各サブクランパ２Ａ〜２Ｆの保持力Ｆｓをそれぞれ２．８３×１０^３Ｎ（２８９ｋｇｆ）とし総保持力Ｆ_Ｔを３．９７×１０^４Ｎ（４０１１ｋｇｆ）とした場合、５個のテストピースに対し得られた平面度Ｄ_Ｆの平均値は０．０６５となり、▲４▼メインクランパ圧力Ｐ_Ｍを２．０ＭＰａ（２０ｋｇｆ／ｃｍ^２）とするとともに各サブクランパ２Ａ〜２Ｆの保持力Ｆｓをそれぞれ１．８８×１０^３Ｎ（１９２ｋｇｆ）とし総保持力Ｆ_Ｔを２．６２×１０^４Ｎ（２６７４ｋｇｆ）とした場合、３個のテストピースに対し得られた平面度Ｄ_Ｆの平均値は０．０４６となり、▲５▼メインクランパ圧力Ｐ_Ｍを０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）とするとともに各サブクランパ２Ａ〜２Ｆの保持力Ｆｓをそれぞれ１．８８×１０^３Ｎ（１９２ｋｇｆ）とし総保持力Ｆ_Ｔを１．８８×１０^４Ｎ（１９１４ｋｇｆ）とした場合、３個のテストピースに対し得られた平面度Ｄ_Ｆの平均値は０．０３５となった。
【００３６】
【表１】

このように、本装置及び本方法では、サブクランパ２Ａ〜２Ｆを使用することにより、従来装置の構成を利用しながら、デフキャリヤ１００のクランプを確実なものとしつつ、デフキャリヤ１００の歪みを低減して高い加工精度が得られる利点がある。
【００３７】
なお、本発明の工作物のクランプ装置及び工作物のクランプ方法は上述した実施形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、サブクランパ３を図６に示すように構成してもよい。図６では、サブクランパ３と、サブクランパ３をデフキャリヤ１００に押圧するための加圧部を抜き出して示している。この例では、サブクランパ３をデフキャリヤ１００側に押圧する場合において、力点（サブクランパ３がピストン７１から力を加えられる点）Ｃ_１が、揺動支点３２に対し、作用点（サブクランパ３がデフキャリヤ１００に力を加える点）Ｃ_２と反対側に設定され、また、作用点Ｃ_２から支点３２までの距離に較べて、支点３２から力点Ｃ_１までの距離が大きく設定されており、シリンダ７２への供給油圧に比して比較的高いサブクランパ圧が得られるようになる。
また、上記実施形態では、工作物としてデフキャリヤに本発明を適用した例を説明したが、工作物はこれに限定されない。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１及び請求項３記載の本発明によれば、従来より使用されている芯だし機能をそなえた複数のメインクランパにより工作物をクランプするのに加え、メインクランパの相互間に配設されたサブクランパによりさらに工作物をクランプするので、従来装置の構成を利用しながら、安定して工作物をクランプしつつクランプ歪みを抑制して、加工装置による加工精度を向上させることができる利点がある。
【００３９】
請求項２記載の本発明の工作物のクランプ装置によれば、サブクランパやサブクランパ用加圧手段が工作物の加工面よりも加工装置側に張り出さないような構成が可能となるので、加工装置による工作物の加工がサブクランパにより邪魔されてしまうことを確実に防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置の全体構成を示す模式的な平面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるビリ止めの構成を示す図であって図１の模式的なＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置の作用・効果を説明するための図であり、（ａ）は本発明の一実施形態としてのクランプ装置において工作物に作用するクランプ力を示す模式的な平面図、（ｂ）は従来装置１において工作物に作用するクランプ力を示す模式的な平面図である。
【図５】本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置の作用・効果を説明するための図であり、メインクランプ圧力，総保持力及び加工平面度の関係を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態としての工作物のクランプ装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図７】デフキャリヤの構成を示す模式的な斜視図である。
【図８】従来クランプ装置の要部構成を示す図であって、クランパを抜き出して示す図である。
【符号の説明】
１装置本体
２Ａ，２Ｂ，２Ｃメインクランパ
３Ａ〜３Ｆサブクランパ
４サブクランパ加圧部（サブクランパ用加圧手段）
１００デフキャリヤ
１０１フランジ
１０２デフキャリヤ１００のリヤアスクルへの取付面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a workpiece clamping apparatus and a workpiece clamping method for clamping and fixing a workpiece at a predetermined position when performing predetermined processing on the workpiece by a processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the differential carrier 100 attached to the rear askle of an automobile. The differential carrier 100 is generally a cast product, and the flatness of a mounting surface (hereinafter also referred to as a processing surface) 102 of a flange 101 of the differential carrier 100 is ensured by milling. Is secured.
[0003]
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a conventional clamping device (hereinafter, also referred to as conventional device 1) for performing such milling, and is a schematic perspective view showing only the clampers 202A, 202B, and 202C. It is. A milling blade mechanism (not shown) is disposed above the clamp device, and a differential carrier (hereinafter also referred to as a work or a work) 100 is mounted by an upper milling blade with its mounting surface 102 facing upward. The surface 102 is planarized.
[0004]
In the differential carrier 100, the portion that can be fixed by the clamp device is limited in shape to the flange 101, and the mounting surface 102 is a portion processed by the upper milling blade. The clamp device has a structure in which the outer periphery of the flange 101 is gripped by the clampers 202A, 202B, and 202C.
[0005]
That is, these clampers 202A, 202B, and 202C cooperate with each other as shown by arrows in FIG. 8 to fasten the flange 101 from the outside to fix the workpiece 100.
Each of the clampers 202A, 202B, and 202C is configured so as not to protrude above the processing surface 102 (toward the milling blade) so as not to hinder the processing by the milling blade.
[0006]
Further, the clampers 202A, 202B, 202C move synchronously, and can fix the work 100 at a predetermined position with respect to the milling blade mechanism. That is, these clampers 202A, 202B, 202C have a centering function for the milling blade mechanism.
In addition to such a conventional device 1, Patent Document 1 discloses that a large number of fluid pressure cylinders are arranged at high density in a cylindrical chuck body, and gripping claws integrally attached to the tip ends of pistons of these cylinders. Thus, a flexible power chuck (hereinafter, referred to as a conventional device 2) capable of stably gripping a workpiece regardless of its shape is disclosed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-7-256505
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, attempts have been made to reduce the weight of the vehicle itself by reducing the thickness of vehicle components such as the above-mentioned differential carrier so as to increase the load weight of the cargo in a truck or the like. Such a part is thinned in a range in which the structural strength of the vehicle can be ensured, but the rigidity of the part itself is reduced. For example, in the conventional device 1 described with reference to FIGS. When the device is set, the clamping force of the clampers 202A, 202B, and 202C causes distortion in the differential carrier 100 (hereinafter, referred to as clamping distortion), which may cause a reduction in processing accuracy (flatness of the flange mounting surface 102). As a countermeasure, it is conceivable to reduce the clamping force of the clampers 202A, 202B, and 202C so that the work 100 is not distorted. In this case, however, the work 100 cannot withstand the cutting force of the milling blade, and the work 100 cannot be clamped. There is a possibility that the workpiece 100 may be deviated from 202C or the posture of the work 100 may be deviated from a predetermined posture.
[0009]
Further, in the fluid pressure cylinder, since the piston moves in the cylinder, the cylinder necessarily has a larger shape than the piston. When the flange 101 of the differential carrier 100 shown in FIG. 7 is to be tightened from outside as shown in FIG. 1, the cylinder is located above the mounting surface 102. For this reason, there is a possibility that the processing tool (milling blade) may hinder the processing of the flange mounting surface 102.
[0010]
Further, the conventional device 2 is configured to fix the work by applying pressure by the gripping claws integrally attached to the tip of the piston in the cylinder as described above, and the pressure applied to the work is supplied into the cylinder. It becomes the pressure of the working fluid itself. For this reason, in order to reliably grip the work with a high clamping force, the system for supplying the working fluid to the cylinder must be a high pressure system, and the discharge pressure of the hydraulic pump and the wall thickness of the piping must be increased. As a result, the apparatus may be expensive.
Thus, further study is required to apply the conventional apparatus 2 to the processing of the differential carrier 100 shown in FIG.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to improve the processing accuracy of a processing apparatus while suppressing the clamp distortion while stably clamping a workpiece while utilizing the configuration of a conventional apparatus. It is an object of the present invention to provide a workpiece clamping apparatus and a workpiece clamping method which can perform the following.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the work clamping apparatus according to the first aspect of the present invention, the work is clamped by the main clamp mechanism and set at a predetermined position, and the work is further clamped by the sub-clamp mechanism.
In the main clamp mechanism, the work piece is clamped at a predetermined position by synchronously pressing the tip of the main clamper to the work piece using the main clamper pressurizing means. The workpiece is clamped by pressing the tip of the sub-clamper against the workpiece using pressure means.
[0013]
In the workpiece clamping apparatus according to the second aspect of the present invention, the sub-clamper is disposed on a side opposite to the processing apparatus with respect to a processing surface of the workpiece to be processed by the processing apparatus, and the tip of the sub-clamp is a workpiece. As a result, a configuration is possible in which the sub-clamper and the sub-clamper pressurizing means do not protrude from the processing surface of the workpiece to the processing device side.
[0014]
Such a configuration is particularly preferable in the case of a workpiece (for example, a differential carrier) in which a portion to be clamped by the main clamper and the sub clamper is close to a processing surface to be processed by the processing device.
According to a third aspect of the present invention, a workpiece is clamped by a plurality of main clampers and fixed at a predetermined position, and then the workpiece fixed by the main clamper is further clamped by a sub-clamper.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that components already described in the description of the related art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
1 and 2 are views showing the overall configuration of a workpiece clamping apparatus (hereinafter, also simply referred to as an apparatus) as one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic plan view, and FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of FIG.
[0016]
The present clamp device has a configuration in which two sub-clampers are added to each other between clampers (hereinafter, referred to as main clampers) 2A, 2B, and 2C in the conventional device 1 shown in FIGS. 7 and 8. . That is, as shown in FIG. 1, the present clamp device includes three main clampers 2A, 2B, and 2C, and sub-clampers 3A to 3F disposed between the main clampers 2A, 2B, and 2C. Have been. Hereinafter, when the main clampers 2A, 2B, and 2C are not distinguished from each other, the main clamper 2 is referred to as the main clamper 2. Similarly, when the sub clampers 3A to 3F are not distinguished from each other, the main clamper 3 is referred to as the sub clamper 3.
[0017]
These clampers 2A to 2C and 3A to 3F are attached to an apparatus main body 1 as shown in FIGS. 1 and 2, and the apparatus main body 1 is arranged on the opposite side (downward) of a milling apparatus (processing apparatus) not shown. Have been. Further, a recess 11 is formed in the inside of the apparatus main body 1, and during the milling process, the differential carrier 100 is oriented such that the mounting surface 102 for the rear askle faces the milling apparatus side (here, upward). It is set so as to be accommodated in the place 11.
[0018]
Each of the main clampers 2 is configured such that the gripping claw 21 at the tip thereof can advance and retreat with respect to the side end surface of the flange 101. Although not shown, these main clampers 2A to 2C are provided with a common pressurizing mechanism (main clamper pressurizing means), and the main clampers 2A to 2C are flanged by this pressurizing mechanism. 101 is pressurized at a predetermined pressure.
[0019]
The pressurizing mechanism is constituted by a known ball lock chuck or the like, and has a structure in which the main clampers 2A to 2C move synchronously by operating respective connected actuators. The set differential carrier 100 can be fixed at a predetermined position with respect to the apparatus main body 1 and thus the processing apparatus. That is, the main clampers 2A to 2C have a centering function of the differential carrier 100 with respect to the processing device.
As described above, the main clamp mechanism of the present embodiment includes the main clampers 2A to 2C and the pressurizing mechanism.
[0020]
The sub-clampers 3 are arranged between the main clampers 2 as described above, and are arranged so as to surround the recess 11 and the differential carrier 100 set in the recess 11 together with the main clamper 2.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, each sub-clamper 3 has a central portion (oscillation fulcrum) 32 attached to a support portion 41 of a sub-clamper pressurizing section (sub-clamper pressurizing means) 4 so as to be swingable. Further, the differential carrier 100 is attached to the apparatus main body 1 via the sub-clamper pressurizing section 4 such that the upper end thereof substantially coincides with the upper surface (working surface) 102 of the differential carrier 100 set in the apparatus main body 1.
[0022]
The sub-clamper pressurizing section 4 is provided with two

cylinder chambers

42a and 42b, respectively, so as to sandwich the swing fulcrum 32 of the sub-clamper 3 from above and below.

Pistons

43a and 43b are respectively inserted into these

cylinder chambers

42a and 42b so as to be able to advance and retreat with respect to the sub-clamper 3, and

pipes

44a and 44b are connected to the outwardly facing sides.
[0023]
The

pipes

44a and 44b are connected to a working fluid supply system, and when a working fluid (for example, oil or air) is supplied from the pipe 44a to the cylinder chamber 42a above the swing fulcrum 32, the cylinder chamber is turned off. The piston 43a in 42a moves toward the concave portion 11 side of the apparatus main body, and the sub-clamper 3 is pushed by the piston 43a and swings around the fulcrum 32 so that the tip 31 of the sub-clamper 3 moves with respect to the differential carrier 100 set in the apparatus. Pressurization is performed at a predetermined pressure. That is, the sub-clamper 3 is brought into a clamp state (a state shown in FIG. 2) in which the differential carrier 100 is clamped at a predetermined pressure in cooperation with the other sub-clampers 3.
[0024]
Similarly, when working fluid is supplied from the pipe 44b to the cylinder chamber 42b below the pivot point 32, the piston 43b in the cylinder chamber 42b moves toward the differential carrier 100, and the rear end 33 of the sub-clamper 3 is moved to the differential carrier. 100, in other words, an open state in which the tip 31 is separated from the differential carrier 100 to open the differential carrier 100.
As described above, the sub-clamp mechanism of the present embodiment includes the sub-clampers 3A to 3F and the sub-clamper pressurizing unit 4.
[0025]
Then, in the clamped state, as shown in FIG. 2, the sub-clamper 3 does not protrude (upward) from the processing surface 102 toward the milling device so as not to hinder the processing by the milling device. The arrangement and shape are set. Although described as a problem of the conventional device 2, when the clamp is integrally formed with the piston (when the differential carrier 5 is directly clamped by the piston 1), the cylinder is larger than the piston. If the differential carrier 5 is to be stably pressed in the vicinity, the piston and the cylinder protrude upward from the flange 101, which is both the workpiece and the clamped part, and the flange 101 is machined by the upper milling device. When doing so, there is a possibility that it will be an obstacle. In the present apparatus, the sub-clamper 3 is configured to be swingable as described above, so that the piston or the cylinder does not protrude from the processing surface to the processing apparatus side.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, the present apparatus is provided with three reference pads 5 in close proximity to the main clampers 2A to 2C, and between the sub-clampers 3A and 3B and the sub-clampers 3E and 3F. The anti-bill 6 is provided between each other. The reference pad 5 is for setting the differential carrier 100 at a predetermined height position, and the flange 101 of the differential carrier 100 is placed on the upper surface of the reference pad 5.
[0027]
As shown in FIG. 3 which is a schematic BB cross-sectional view of FIG. 1, the anti-slip 6 is attached to the apparatus main body 1 so as to be vertically movable. A spring 61 that expands and contracts in the vertical direction is attached so as to be inserted into the lower part of the anti-blister 6.
When the differential carrier 100 is placed on the apparatus, the flange 101 pushes down the anti-bill 6, and in this state, the piston 63 of the fluid pressure cylinder 62 on the side is extended to be provided on the side surface of the anti-bill 6. Make contact with notch 64. As a result, the anti-slip 6 is fixed, and the flange 101 is supported at a predetermined height by the anti-slip 6, so that vibration (slip) during processing is suppressed.
[0028]
The workpiece clamping apparatus according to one embodiment of the present invention is configured as described above, and the workpiece is clamped by the following method (a workpiece clamping method according to one embodiment of the present invention).
That is, first, the differential carrier 100 is set on the apparatus by a manual operation of the operator. At this time, the differential carrier 100 is placed on the reference pad 5 such that the processing surface 102 faces upward (at this time, the clampers 2A to 2C and 3A to 3F are all open).
[0029]
Then, the main clampers 2A to 2C in the open state are synchronously brought into the clamp state at the same time, whereby the fixing and centering of the differential carrier 100 are performed simultaneously (first step).
Next, the sub-clampers 3A to 3F in the opened state are respectively set to the clamped state, and the differential carrier 100 is further clamped by the sub-clampers 3A to 3F (second step).
Then, after stabilizing the position of the differential carrier 100 using the anti-skid 6, the mounting surface 102 is processed by the upper milling device.
[0030]
In the conventional apparatus 1 shown in FIG. 8, as shown in FIG. 4B, the clamping force (hereinafter also referred to as holding force) applied to the differential carrier 100 is divided into three forces F _{1 to} F ₃ by the main clampers 2A to 2C. while there was a, in this apparatus, as shown in FIG. 4 (a), in addition to the three forces _F 1 to F ₃ by the main clamper 2A-2C, the force _F 4 by Sabukuranpa 3A-3F to F ₉ Is hung on the differential carrier 100. That is, in the present apparatus, the holding force is applied to the differential carrier 100 more uniformly than in the conventional apparatus 1.
[0031]
In this manner, the holding force of the main clamp 2 can be reduced by applying the holding force to the differential carrier 100 by the sub-clamper 3 as compared with the conventional case, and the holding force of the differential carrier 100 can be ensured by uniformly applying the holding force. In addition, the clamp distortion is suppressed, and the processing accuracy of the differential carrier 100 (here, the flatness of the flange mounting surface 102 of the differential carrier 100) can be maintained at a predetermined accuracy or higher.
[0032]
In addition, the holding stability of the differential carrier 100 is improved as compared with the related art, and as a result, it is possible to reduce the holding force per one main clamper (hereinafter, referred to as a necessary holding force) that does not separate the differential carrier 100 from the apparatus during processing. The total required holding force applied to the differential carrier 100 can be reduced as compared with the related art. The total required holding force is the sum of the required holding forces of the clampers 2A to 2C and 3A to 3F in the present device, and the total required holding force of the main clampers 2A to 2C in the conventional device 1.
[0033]
Now, FIGS. 5 and Table 1 below, the main clamper pressure _{P M} per one main clamper 1A-1C, the flatness _{D F} after milling of the mounting surface 102, the total holding force _{F T} (a conventional apparatus 1 is FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the sum of holding forces F _{1 to} F ₃ indicated by arrows in FIG. 4B and the sum of holding forces F _{1 to} F ₉ indicated by arrows in FIG. . In FIG. 5, “white circle” and “black circle” are measured data on the present device, “white square” and “black square” are measured data on the conventional device, and “white circle” and “black square” square white "denotes the flatness D _F after processing the main clamper pressure P _M," black circle "and" solid squares "denotes a main clamper pressure P _M and the total holding force F _T.
[0034]
As shown in FIG. 5 and Table 1 below, in the conventional apparatus, ▲ 1 ▼ main clamper pressure _{P M} to 2.9MPa (30kgf / cm ²⁾ and the total holding force _{^{F T 2.24 × 10 4 N (}} 2280kgf) , The average value of the flatness _DF obtained for the three test pieces was 0.079, which did not satisfy the required processing accuracy of flatness of 0.05 or less. when the pressure _{F M} and 1.5MPa (15kgf / cm ²⁾ and the total holding force _{^{F T 1.12 × 10 4 N (}} 1140kgf) is a differential carrier 100 during milling is removed from the main clamper 1A~1C I could not process it.
[0035]
On the other hand, in the present apparatus, ▲ 3 ▼ main clamper pressure _{P M} to 2.9MPa (30kgf / cm ²⁾ and each Sabukuranpa 2A~2F holding force Fs, respectively 2.83 × ¹⁰ 3 N as well as (289kgf) Total Shun If the holding force _{F T} was ^{3.97 × 10 4 N (4011kgf)} , the average value of five flatness _{D F} obtained to the test piece becomes 0.065, ▲ 4 ▼ main clamper pressure _{P M} the 2.0MPa (20kgf / cm ²⁾ and 1.88 holding force Fs of the Sabukuranpa 2A~2F respectively while × ¹⁰ 3 N (192kgf) and then the total retention force _{F T} to 2.62 × ¹⁰ 4 N (2674kgf ) and the case, the average value of the obtained flatness _{D F} to the three test piece becomes 0.046, ▲ 5 ▼ main clamper pressure _{P M} 0.98 MPa (10 gf / cm ²⁾ to together when the respective Sabukuranpa 2A~2F each holding force Fs of 1.88 × ¹⁰ 3 N (192kgf) and then the total retention force _{F T} to ^{1.88 × 10 4 N (1914kgf)} , The average value of the flatness _DF obtained for the three test pieces was 0.035.
[0036]
[Table 1]

As described above, in the present apparatus and the present method, by using the sub-clampers 2A to 2F, the distortion of the differential carrier 100 is reduced while ensuring the clamping of the differential carrier 100 while utilizing the configuration of the conventional apparatus. There is an advantage that processing accuracy can be obtained.
[0037]
In addition, the workpiece clamping apparatus and the workpiece clamping method of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention.
For example, the sub clamper 3 may be configured as shown in FIG. FIG. 6 shows the sub-clamper 3 and a pressure unit for pressing the sub-clamper 3 against the differential carrier 100. In this example, when the sub-clamper 3 is pressed toward the differential carrier 100, the point of force (the point at which the sub-clamper 3 applies a force from the piston 71) C ₁ is applied to the swing fulcrum 32 and the point of action (the sub-clamper 3 is moved to the differential carrier 100). point application of force) and C ₂ is set to the opposite side, also, compared to the distance from the point C ₂ to the fulcrum 32 are distance set larger from the fulcrum 32 to the force point C _1, to the cylinder 72 A relatively high sub-clamper pressure can be obtained as compared with the supply hydraulic pressure.
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a differential carrier as a workpiece has been described, but the workpiece is not limited to this.
[0038]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first and third aspects of the present invention, in addition to clamping a workpiece with a plurality of main clampers having a centering function conventionally used, a main clamper is provided. The workpiece is further clamped by the sub-clamper arranged between the two, so that the clamp distortion is suppressed while the workpiece is stably clamped while using the configuration of the conventional device, and the machining accuracy by the machining device is improved. There are advantages that can be made.
[0039]
According to the workpiece clamping device of the present invention, it is possible to provide a configuration in which the sub-clamper and the sub-clamping pressurizing means do not protrude from the processing surface of the workpiece to the processing device side. Can be reliably prevented from being disturbed by the sub-clamper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an overall configuration of a workpiece clamping device as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a configuration of a workpiece clamping device as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a chatter according to an embodiment of the present invention, and is a schematic BB cross-sectional view of FIG. 1;
FIG. 4 is a view for explaining the operation and effect of a workpiece clamping device as one embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) acts on a workpiece in the clamping device as one embodiment of the present invention; FIG. 2B is a schematic plan view showing a clamping force, and FIG. 2B is a schematic plan view showing a clamping force acting on a workpiece in the conventional apparatus 1.
FIG. 5 is a view for explaining an operation and an effect of the workpiece clamping device as one embodiment of the present invention, and is a schematic view showing a relationship among a main clamping pressure, a total holding force and a processing flatness.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a modification of the workpiece clamping device as one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a configuration of a differential carrier.
FIG. 8 is a view showing a configuration of a main part of a conventional clamp device, and is a view showing a clamper extracted.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 2A, 2B, 2C Main clamper 3A-3F Sub-clamper 4 Sub-clamper pressurization part (sub-clamper pressurizing means)
100 Diff carrier 101 Flange 102 Mounting surface of differential carrier 100 to rear askle

Claims

When performing a predetermined processing on the workpiece by the processing device, a clamp device for clamping the workpiece and fixing it at a predetermined position,
A main clamp mechanism for clamping the workpiece and fixing the workpiece in the predetermined position;
The workpiece fixed to the predetermined position by the main clamp mechanism, further comprising a sub-clamp mechanism for further clamping,
The main clamp mechanism is
A plurality of main clampers configured such that a tip for clamping the workpiece can move forward and backward with respect to the workpiece;
The main clamper has a main clamper pressurizing means for moving the tip of the main clamper forward and backward in synchronization with the workpiece and pressurizing the workpiece,
The sub-clamp mechanism is
A sub-clamper disposed between the plurality of main clampers and configured to be capable of moving forward and backward with respect to the workpiece, with a tip for clamping the workpiece;
A workpiece clamping apparatus comprising: a sub-clamper pressurizing means for pressing the tip of the sub-clamper against the workpiece.

The sub-clamper is disposed on the opposite side of the processing device from the processing surface of the workpiece to be processed by the processing device, and swings so that the tip can move forward and backward with respect to the workpiece. 2. The workpiece clamping device according to claim 1, wherein the clamping device is configured to be capable of being used.

When performing a predetermined processing on a workpiece by a processing device, in a method of clamping a workpiece, the workpiece is clamped and fixed at a predetermined position.
A first step of clamping the workpiece by the plurality of main clampers and fixing the workpiece at the predetermined position;
A method for clamping a workpiece, comprising a second step of further clamping the workpiece fixed by the main clamper at a predetermined position by a sub-clamper.