JP2005161455A - 工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置およびその制御方法にあって、治具に油空圧封入装置を用いることで生産コストを低減しつつも、加工工程の途中で作動圧を変化させることで、クランプ機構等の機能を向上することができ、さらにこの機能向上のためのコストアップをできるだけ押さえる制御装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】ステップＳ６で、油圧を減圧してクランプ力を低下する。この場合も主軸によって、油圧用のチェック弁付バルブの操作バーを押釦する。油圧用のチェック弁付バルブの操作バーを押釦することで、油圧経路の作動圧が低下するため、油圧駆動シリンダの作動圧も低下し、クランプ機構１３のクランプ力が低下する。
【選択図】 図８

Description

この発明は、工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置およびその制御方法に関する。具体的には、マシニングセンタ等の多機能の工作機械の治具に設けたクランプ機構、位置決め機構の制御装置およびその制御方法に関する。

工作機械には、一般にワークをクランプして位置決め固定する治具が設けられている。この治具に備えられたクランプ機構には、液体や気体の流体が供給され、その流体の作動圧により、クランプ・アンクランプが切り替わるように構成されている。

ところで、近年設備性能の向上により、所謂マシニングセンタと呼ばれる多機能の工作機械が提案され、一箇所のステーションで、一つのワークを様々な工具によって加工することが可能となっている。

こうした、設備性能向上により、治具に備えられたクランプ機構にも、単にクランプ・アンクランプだけの機能ではなく、クランプ圧を変化させたり、クランプアームをワークから若干離間させた位置で保持したりする機能を追加することが求められる。

この一例として、特許文献１にはエンジンのクランクシャフトをワークとした工作機械のクランプ構造が提案されている。

この特許文献１では、クランクシャフトを研削加工する工作機械において、クランクシャフトを回転させる際に、クランプ機構のクランプアームをワークから若干離間させてその位置を保持することで、クランプしているクランクシャフトのジャーナル部分に摩擦跡が生じるのを防止する技術が記載されている。

特開平９−２８５９２７号公報。

ところで、このように治具に流体の作動圧を供給するには、加圧ポンプを駆動する必要があるが、この加圧ポンプの駆動を常時行うと、生産コストが高まるという問題がある。

そこで、近年では、治具にノンリークカプラという油空圧封入装置を用いて、ワーク取付後の加工工程では縁切りを行い、治具への流体作動圧供給を不要にし、加圧ポンプの駆動を停止して、生産コストを低減するものが提案されている。

しかしながら、このように油空圧封入装置を用いた場合には、一旦封入された流体作動圧を加工工程の途中に変化させることは困難で、前述の特許文献１のように、クランプ機構にクランプアームをワークから若干離間させ、その位置を保持するような機能を持たせることができなかった。

また、例えば、切削や研磨加工においては、粗加工の後に仕上げ加工を行うが、この二段階の加工工程においてもクランプ機構に求められる要求はそれぞれ異なり、粗加工の場合にはワークをできるだけ強固にクランプすることが求められ、仕上げ加工の場合にはクランプ力を低減することでワークの変形ひずみを開放して加工精度を向上することが求められる。

しかし、こうした加工工程の違いによる要求に対しても、油空圧封入装置を用いた治具の場合には応えることが困難であった。

また、油空圧封入装置によって保持された作動流体圧を変更するため、別途新たに圧力変更作動手段を設けることも考えられるが、その圧力変更作動手段を新たに設けるとコストアップが生じ、ひいては生産コストが上昇するという問題がある。

そこで、この発明は、工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置およびその制御方法にあって、治具に油空圧封入装置を用いることで生産コストを低減しつつも、加工工程の途中で作動圧を変化させることで、クランプ機構等の機能を向上することができ、さらにこの機能向上のためのコストアップをできるだけ押さえる制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

この発明による工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置は、流体圧式駆動シリンダで作動する複数のクランプ機構を備え、該クランプ機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持手段と、前記作動流体経路に備えられ、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁と、加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該制御弁を作動させ、前記クランプ機構のクランプ力を調整する制御手段とを備えたものである。

上記構成によれば、分離保持手段により、各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持し、作動流体経路に備えられた制御弁により、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させ、さらに制御手段によって、該制御弁を加工工程の所定時期に工作機械内の既存手段を操作手段として作動させてクランプ機構のクランプ力を調整する。

すなわち、治具のクランプ機構は、分離保持手段により所定の作動流体圧に保持されつつも、制御弁及び制御手段によってクランプ力を調整しうるように構成したものである。またその制御弁を操作する操作手段も工作機械内の既存手段としたものである
なお、操作手段として工作機械内の既存手段を用いるが、この既存手段としてはワークを加工する加工手段や、ワークを冷却洗浄する洗浄手段（例えば、クーラント噴射口、洗浄エア噴出口、洗浄ブラシ等）、さらにはワークの位置検知を行う検出手段（例えば、検出バー等）を用いることもできる。

さらに、作動流体圧の圧力調整には、圧力減少のみならず、圧力上昇をも含むものである。

この発明の一実施態様においては、前記既存手段を、工作機械内でワークの加工を行う主軸としたものである。

上記構成によれば、工作機械内でワークの加工を行う主軸を、操作手段として制御弁を作動させ、クランプ力を調整することになる。

このように、主軸を操作手段とすることで、制御弁の作動の位置管理を容易に行うことができるため、確実に制御弁を作動させることができ、確実な作動圧制御を行うことができる。

この発明の一実施態様においては、前記制御手段を、粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時に、制御弁を作動してクランプ機構のクランプ力を低減するように構成したものである。

上記構成によれば、粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時に、クランプ機構のクランプ力が低減される。

このように粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時にクランプ機構のクランプ力を低減することにより、仕上げ加工の際に、ワークの変形ひずみが開放されることになる。よって、仕上げ加工の加工精度を向上することができる。

この発明の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置は、流体圧式駆動シリンダで作動する位置決め機構を備え、該位置決め機構でワークを位置決めする治具を有し、該位置決めされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して、該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持手段と、前記作動流体経路に備えられ、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁と、加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該制御弁を作動させ、前記位置決め機構による位置決めを開放し、ワークの位置決め対応部分を加工する制御手段とを備えたものである。

上記構成によれば、分離保持手段により、各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持し、作動流体経路に備えられた制御弁により、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させ、制御手段によって、加工工程の所定時期に工作機械内の既存手段を操作手段として該制御弁を作動させ、位置決め機構による位置決めを開放して、ワークの位置決め対応部分を加工する。

すなわち、治具の位置決め機構は分離保持手段により所定の作動流体圧に保持され、その作動流体圧は制御弁により変更可能とされ、その制御弁を制御手段によって工作機械内の既存手段を操作手段として作動させることで、位置決め機構による位置決めを開放して、ワークの位置決め対応部分を加工するものである。

このように、治具の位置決め機構を加工工程の途中などに開放するように構成することで、ワークの位置決め対応部分の加工も、同じステーションで行うことができる。このため、従来分割していたワークの位置決め対応部分の加工も同一ステーションで行うことができる。

よって設備の削減が行なえ、生産コストを低下させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記既存手段を、工作機械内でワークの加工を行う主軸としたものである。

上記構成によれば、工作機械内でワークの加工を行う主軸を、操作手段として制御弁を作動させ位置決め開放を行うことになる。

このように、主軸を操作手段とすることで、制御弁の作動の位置管理を容易に行うことができるため、確実に制御弁を作動させることができ、確実な位置決め開放制御を行うことができる。特に主軸を操作手段としていることで、位置決め機構の開放の際に、同時にワークの加工が行なわれることがないため、ワークの位置ズレを確実に防止することができる。

この発明の一実施態様においては、前記工作機械を、マシニングセンタとしたものである。

上記構成によれば、各加工工程や工具等に応じた、クランプ力の調整や位置決め開放ができるため、多機能のマシニングセンタの加工性能をさらに向上することができる。

この発明の工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法は、流体圧式駆動シリンダで作動する複数のクランプ機構を備え、該クランプ機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法であって、前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持ステップと、該所定の作動流体圧でワークをクランプした状態で、ワークの加工を行う第一加工ステップと、該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させ、前記クランプ機構のクランプ力を調整する圧力調整ステップと、圧力調整された後に、ワークの加工を行う第二加工ステップとを有する制御方法である。

上記構成によれば、分離保持ステップで、各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持し、第一加工ステップで、所定の作動流体圧でワークをクランプした状態でワークの加工を行った後、圧力調整ステップで、工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させて前記クランプ機構のクランプ力を調整して、その後、第二加工ステップで、さらにワークの加工を行う。

このように、分離保持ステップで、供給源から分離して作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持することで、クランプ機構のクランプ力は所定作動流体圧に保持されるため、加工中には加圧ポンプ等の供給源の駆動を停止することができ、生産コストを低減できる。

また、第一加工ステップと第二加工ステップとの間に圧力調整ステップを設け、第一加工ステップのクランプ力と第二加工ステップのクランプ力を変更することで、各加工ステップで要求されるクランプ力を得ることができる。このため、一つのステーションで複数の加工工程を行うことができ、生産ラインを短縮することができる。

さらに、この圧力調整を工作機械内の既存手段を操作手段として行うことで、圧力調整のためのコストアップをできるだけ押させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記圧力調整ステップで、圧力を低減する制御方法である。

上記構成によれば、圧力調整ステップで、圧力を低減することで、ワークの変形ひずみが開放される。よって、第二加工ステップで加工精度の高い仕上げ加工等を行うことができる。

この発明の工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法は、流体圧式駆動シリンダで作動するクランプ機構および位置決め機構を備え、該クランプ機構および位置決め機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御方法であって、前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持ステップと、該所定の作動流体圧でワークをクランプした状態で、ワークの加工を行う第一加工ステップと、該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させ、前記前記位置決め機構による位置決めを開放する位置決め開放ステップと、位置決め開放された後に、ワークの位置決め対応部分を加工する第二加工ステップとを有する制御方法である。

上記構成によれば、分離保持ステップで、各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持し、第一加工ステップで、ワークの加工を行った後、位置決め開放ステップで、工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させて、位置決め開放を行い、その後、第二加工ステップで、ワークの位置決め対応部分の加工を行う。

このように、分離保持ステップで、供給源から分離して作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持することで、位置決め機構は所定作動流体圧に保持されるため、加工中には加圧ポンプ等の供給源の駆動を停止することができ、生産コストを低減できる。

また、第一加工ステップと第二加工ステップとの間に位置決め開放ステップを設け、第一加工ステップでの位置決めを第二加工ステップでは開放することで、第一加工ステップで加工できない位置決め対応部分を、第二加工ステップで加工することができる。

よって、一つのステーションで複数の工程を行うことができるため、生産ラインを短縮することができる。

さらに、この位置決め開放の操作手段を工作機械内の既存手段とすることで、位置決め開放という機能向上を、コストアップをできるだけ押さえることができる。

この発明によれば、治具のクランプ機構は、分離保持手段により所定の作動流体圧に保持されるため、一旦ワークをクランプした後は加圧ポンプの作動を停止することができる。よって生産コストを低減できる。

また、その作動流体圧は制御弁により変更可能とされ、その制御弁を制御手段により加工工程の所定時期に作動させてクランプ力を調整することで、クランプ機構等の機能を向上することができる。

さらに、その制御弁を操作する操作手段を工作機械内の既存手段とすることで、クランプ機構等の機能向上のためのコストアップをできるだけ押さえることができる。

以下、図面に基づいてこの発明の一実施例を詳述する。
まず、この発明を採用した工作機械であるマシニングセンタ１について詳述する。図１はマシニングセンタ１の平面概略図、図２はその側面概略図である。

このマシニングセンタ１は、作業者ＭがワークＷを作業者側に位置する治具Ｊにセットすることにより、その後自動的にワークＷを加工していくものである。

マシニングセンタ１は、１８０度旋回して治具Ｊの入れ替えを行うパレットチェンジャー２、そのパレットチェンジャー２上で治具Ｊを３６０度回転させるＮＣテーブル３、ワークＷに対して切削加工を行う主軸４、主軸４に装着するツール５（工具）、そのツール５を自動交換するツール自動チェンジユニット６、複数のツールを格納するツールマガジン７等により構成している。

また、二点鎖線で囲んだ領域は加工室８を示し、加工室８内で主軸４やＮＣテーブル３が移動・回転することで、ワークＷの様々な部位の切削加工を行う。

すなわち、主軸４を上下方向（Ｙ軸）、左右方向（Ｘ軸）に移動可能に構成し、ＮＣテーブル３を前後方向（Ｚ軸）に移動可能に構成することで、三次元でワークＷの一面部位を切削し、ＮＣテーブル３を回転させることで、ワークＷの他面部位を切削することができる。

さらに、主軸４は、その先端に様々なツール５を装着可能に構成され、ツールマガジン７に格納されたツール５を、ツール自動チェンジユニット６によって主軸４に装着することで、様々な切削加工を行えるように構成している。

マシニングセンタ１の前端部には、治具Ｊに対して油空圧供給を行う加圧ポンプ（図示せず）と縁切りするカプラ上下装置９が設けられている。

このカプラ上下装置９は、ワークＷ取付け時には結合部９ａを上昇させることで、治具Ｊに対して油空圧供給を行い、取付け後には結合部９ａを降下させることで、治具Ｊへの油空圧供給を遮断するように構成している。

また、治具Ｊ側には、これに対応して後述のノンリークカプラという油空圧封入装置２０を設け、治具Ｊの配管経路内の作動圧を所定圧に保持している。

なお、マシニングセンタ１には、図示しない制御手段が設けられ、主軸４やＮＣテーブル３などの加工制御や位置制御等を行っている。

次に、ワークＷが取付けられる治具Ｊについて詳述する。

図３は治具Ｊの正面図、図４はその側面図、図５は背面図、図６は図３のＡ−Ａ線矢視断面図、図７は治具Ｊの配管経路を示した配管経路図である。

この治具Ｊは、図４にも示すように、平板状の水平ベース体１０に平板状の垂直ベース体１１を立設することでベース体１２を構成し、そのベース体１２に様々な装置や部材を装着することで構成している。

まず、垂直ベース体１１の正面側には、ワークである車輪支持部材Ｗ（以下、ナックル）をクランプするクランプ機構１３を複数設置している。

このクランプ機構１３は、ナックルＷの下端をクランプする第一クランプ１３ａ、ナックルＷの中間アームをクランプする第二クランプ１３ｂ、ナックルＷの上部アームの中間部をクランプする第三クランプ１３ｃ、ナックルＷの上部アームの上端をクランプする第四クランプ１３ｄを備え、第一クランプ１３ａの以外のクランプ機構は、それぞれ２つずつ設けることで、左右のナックル加工に対して、治具の共用を図っている。

各クランプ１３ａ…には、後述の配管経路により供給される油圧で駆動される油圧駆動シリンダ１４ａ…を設け、この油圧駆動シリンダ１４ａ…によってクランプアーム１５ａ…をスイングさせることで、ワークたるナックルＷを位置決めクランプするように構成している。

また、垂直ベース体１１の中央には、ナックルＷの中央の開口に嵌合して、ナックルＷの位置決め基準となる加工基準部１６を設けている。この加工基準部１６は、エアシリンダ１７によって駆動され、出没自在に構成している。

さらに、クランプ機構１３に対応して、ワークＷの位置決め基準１８を設けている。第一クランプ１３ａに対応して第一基準１８ａ、第二クランプ１３ｂに対応して第二基準１８ｂ、さらに第三クランプ１３ｃに対応して第三基準１８ｃを設定している。

また、前述の加工基準部１６の両側には、加工基準部１６が後退した際に、ワークＷの背面を支持する支持ピン１９を突出形成している。

水平ベース体１０の前端下部には、前述のノンリークカプラ２０という油空圧封入装置が設けられ、治具の配管経路内の作動圧を所定圧で保持するように構成している。

このノンリークカプラ２０を設けることで、ワークＷを治具Ｊに取付けた後に加圧ポンプの駆動を停止しても、ワークＷを治具Ｊにクランプしつづけることができる。

また、垂直ベース体１１の背面には、油圧用のチェック弁付バルブ２１と空気圧用のチェック弁付バルブ２２とを設けている。これらバルブ２１，２２には、出没自在の操作バー２１ａ,２２ａを設け、この操作バー２１ａ,２２ａを押釦することで、前述のノンリークカプラ２０で保持した治具Ｊの配管経路内の作動圧を低下させるように構成している。

なお、図５には開示していないものの、垂直ベース体１１の背面には油圧と空気圧の配管を網の目のよう張り巡らしている。

図７に示す配管経路図で、この治具Jの配管経路を説明する。

まず、中央の４つの経路３１〜３４が油圧経路で、両側端の２つの経路３５，３６が空気圧経路である。油圧経路の右から２番目の経路３３と、左側の空気圧経路３５は、共に予備経路として設定している。

油圧経路は、まず左側端の経路３１では、プッシュシリンダ３７に対して油圧を供給している。この油圧はノンリークカプラ２０で油圧封入された後は、加工工程が終了するまで一定の圧力を保持するように構成している。

また右側端の経路３４では、ワークサポート３８に油圧を供給しているが、この油圧もノンリークカプラ２０で油圧封入された後は、加工工程が終了するまで一定の圧力を保持するように構成している。

一方、左から３番目の経路３２では、前述のクランプ機構１３の油圧駆動シリンダ１４に油圧を供給しているが、この経路内には前述の油圧用のチェック弁付バルブ２１を設け、加工工程の途中で圧力を低減するように構成している。

この油圧用のチェック弁付バルブ２１は、具体的には、パイロットリリーフバルブ４０とリザーバー４１とからなり、パイロットリリーフバルブ４０から伸びる操作バー２１ａを押釦することで、この経路内の油がリザーバー４１内に流れ込むことになる。これにより、経路３２内の圧力が低下して油圧が低減することになる。

このように、この経路３２の圧力が低下することで、クランプ機構１３の油圧駆動シリンダ１４に供給される油圧も低下するため、クランプ機構１３のクランプ力も低下する。

空気圧経路３６では、加工基準部１６を駆動するエアシリンダ７に対して空気圧を供給している。この空気圧も、経路内に設けた前述の空気圧用のチェック弁付きバルブ２２によって、空気圧を低減（開放）するように構成している。

この空気圧用のチェック弁付バルブ２２は、具体的には、３ポートメカニカルバルブ４２とチェック弁４３からなり、３ポートメカニカルバルブ４２から伸びる操作バー２２ａを押釦することで、この経路３６内の空気が開放経路３６ａに流れ、外部に排出されることになる。これにより、経路３６内の圧力が低下して空気圧が低減することになる。

このように、空気圧が低下することで、加工基準部１６のエアシリンダ７に供給される空気圧も低下するため、加工基準部１６が後退する。

なお、このようにクランプ機構１３の駆動を油圧にしつつも、加工基準部１６の駆動を空気圧としたのは、ストローク量が加工基準部１６の方が大きいという理由と共に、クランプ機構１３の方が高い圧力が要求されるのに対して、加工基準部１６では、それほどの圧力は要求されず、ワークＷ取付時に若干弾性変位することが求められるからである。

次に、このように構成されるマシニングセンタ１と治具Ｊによる切削加工ステップについて、図８のフローチャートにより説明する。

まず、ステップＳ１で、ワークＷを治具Ｊのクランプ機構１３にクランプさせる。このとき、作業者ＭがワークＷを治具Ｊの規定位置にセットすると、自動的に治具Ｊの方でワークＷを検知して、ワークＷをクランプする。

次に、ステップＳ２で、治具Ｊを縁切りする。すなわち、前述のカプラ上下装置９を降下させることで治具Jの配管経路３１〜３６と加圧ポンプを縁切りする。この段階でクランプ機構１３や加工基準部１６に対する作動圧はノンリークバルブ２０で配管経路内に封入される。

次に、ステップＳ３で、ワークＷを粗加工する。この際、治具ＪはＮＣテーブル３上に設置され、加工室８内をワークＷの粗加工に対応して移動する。図９の（Ａ）に示す状態が一例であり、治具Ｊは主軸４に装着されたツール５に対向するようにワークＷを位置させ前後方向に移動する。このように治具Ｊを移動させることにより、ワークＷの粗加工を行う。

次に、ステップＳ４で、空気圧を開放して加工基準部１６を後退させる。すなわち、前述の空気圧用のチェック弁付バルブ２２の操作バー２２ａを押釦することで、空気圧経路３６の圧力を低下させ、エアシリンダ７に供給される空気圧を低下させることで加工基準部１６を後退させる。

図９の（Ｂ）に示す状態が、空気圧用のチェック弁付バルブ２２の操作バー２２ａを押釦する状態を示したものであり、この操作バー２２ａを押釦する操作部材は、マシニングセンタの主軸４である。この主軸４に装着されるツールは先端部分を平坦とした中ぐり用のツール５ａで、主軸４で操作バー２２ａを押釦した場合でも、操作バー２２ａを傷つけるおそれがない。

このように操作バー２２ａを押釦する操作部材を主軸４とすることで、加工工程の一連の流れの中で、確実に操作バー２２ａを押釦することができる。

また、位置管理も容易であるため、確実に加工基準部１６を後退させることができる。

さらに、既存部品である主軸で操作バー２２ａを押釦するため、コストアップもできるだけ押させることができる。

次に、ステップＳ５で、加工基準部１６の対応部分の加工を行う。すなわち、加工基準部１６があることにより加工できなかった部位の加工をこのステップで行う。

図１０の（Ａ）が加工基準部１６を突出させて、ワークの加工基準を確保している状態で、図１０の（Ｂ）が加工基準部１６を後退させた状態である。これらの図からも分かるように、ワークＷの開口に加工基準部１６が位置している場合には、開口の内径部分にツール５を差し込むことができず、内径部分の溝部等の加工を行うことができない。しかし、加工基準部１６を後退させた場合には、ツール５を差し込むことが可能となるため、加工を行うことができる。

次に、ステップＳ６で、油圧を減圧してクランプ力を低下する。この場合も、ステップＳ４と同様に主軸４によって、前述の油圧用のチェック弁付バルブ２１の操作バー２１ａを押釦する。

油圧用のチェック弁付バルブ２１の操作バー２１ａを押釦することで、油圧経路３２の作動圧が低下するため、油圧駆動シリンダ１４の作動圧も低下し、クランプ機構１３のクランプ力が低下する。

この場合も、図９の（Ｂ）に示すように、治具Jを９０度回転させ、主軸４で垂直ベース体１１の背面に設けた油圧用のチェック弁付バルブ２１を押釦する。

次に、ステップＳ７で、ワークＷの仕上げ加工を行う。仕上げ加工は、前述の粗加工とは異なり、切り込み量は僅かで加工精度が要求される。よって、クランプ機構１３のクランプ力も、ワークＷを支える程度のクランプ力であれば足り、逆に大きな力でクランプするとワークＷに変形ひずみが生じ、加工精度を落としてしまう。このため、本実施例のようにクランプ力を低下させることが望ましい。

最後に、ステップＳ８で、ワークＷをアンクランプすることで、ワークＷの切削加工は終了する。

以上のステップで、本実施例のマシニングセンタの切削加工が行われるが、図８のフローチャートの左側にも示すように、一回の切削加工ステップで、粗加工工程と基準部加工工程、それと仕上げ加工工程と３つの加工工程が行われることになる。

これは、作動圧の調整ができなかった従来の装置では、それぞれの工程ごとに別途ステーションを設ける必要があったのに対して、作動圧の調整ができる本実施例では、一つのステーションで対応できることを示している。

すなわち、本実施例のマシニングセンタ１によると、生産設備も削減できるため、生産コストも低減できる。

なお、この切削加工ステップは一例でしかなく、例えば、粗加工から直接仕上げ加工に移行して、その後に基準部加工に移行する切削加工ステップ、また粗加工と仕上げ加工だけの切削加工ステップ、粗加工と基準部加工の切削加工ステップ、基準部と仕上げ加工の切削加工ステップ等であってもよい。

次に、以上のように構成した本実施例の作用及び効果について詳述する。

このように、本実施例の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置は、油圧駆動シリンダ１４で作動する複数のクランプ機構１３を備え、該クランプ機構１３でワークＷを位置決めクランプする治具Jを有し、該位置決めクランプされたワークＷを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、前記各油圧駆動シリンダ１４の配管経路３２を加圧ポンプから分離して該配管経路３２内を所定の油圧で保持するノンリークカプラ２０と、前記配管経路３２に備えられ、油圧駆動シリンダ１４の作動圧を変化させる油圧用のチェック弁付バルブ２１と、加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該油圧用のチェック弁付バルブ２１を作動させ、前記クランプ機構１３のクランプ力を調整する制御手段とを備えたものである。

上記構成によれば、ノンリークカプラ２０により、各油圧駆動シリンダ１４の配管経路３２を加圧ポンプから分離して該配管経路３２内を所定の作動圧で保持し、配管経路３２に備えられた油圧用のチェック弁付バルブ２１により、油圧駆動シリンダ１４の作動圧を変化させ、さらに制御手段によって、該油圧用のチェック弁付バルブ２１を加工工程の所定時期に工作機械内の既存手段を操作手段として作動させてクランプ機構１３のクランプ力を調整する。

すなわち、治具Ｊのクランプ機構１３は、ノンリークカプラ２０により所定の作動圧に保持されつつも、油圧用のチェック弁付バルブ２１及び制御手段によってクランプ力を調整しうるように構成したものである。また、その油圧用のチェック弁付バルブ２１を操作する操作手段も工作機械内の既存手段としたものである。

このように、治具Ｊのクランプ機構１３は、ノンリークカプラ２０により所定の作動圧に保持されるため、一旦ワークＷをクランプした後は加圧ポンプの作動を停止することができる。よって生産コストを低減できる。

また、その作動圧は油圧用のチェック弁付バルブ２１により変更可能とされ、その油圧用のチェック弁付バルブ２１を制御手段により加工工程の所定時期に作動させてクランプ力を調整することで、クランプ機構等の機能を向上することができる。

さらに、その油圧用のチェック弁付バルブ２１を操作する操作手段を工作機械内の既存手段とすることで、クランプ機構等の機能向上のためのコストアップをできるだけ押さえることができる。

また、この実施例では、前記既存手段を、工作機械内でワークＷの加工を行う主軸４としたものである。

このように、主軸４を操作手段とすることで、油圧用のチェック弁付バルブ２１の作動の位置管理を容易に行うことができるため、確実に油圧用のチェック弁付バルブ２１を作動させることができ、確実な作動圧制御を行うことができる。

なお、操作手段として工作機械内の既存手段を用いるが、その他のものとして、ワークを冷却洗浄する洗浄手段（例えば、クーラント噴射口、洗浄エア噴出口、洗浄ブラシ等）、さらにはワークの位置検知を行う検出手段（例えば、検出バー等）を操作手段として用いてもよい。

また、この実施例では、前記制御手段を、粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時に、チェック弁付バルブ２１を作動してクランプ機構１３のクランプ力を低減するように構成したものである。

このように粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時にクランプ機構１３のクランプ力を低減することにより、仕上げ加工の際に、ワークＷの変形ひずみが開放されることになる。よって、仕上げ加工の加工精度を向上することができる。

また、この実施例の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置は、エアシリンダ１７で作動する加工基準部１６を備え、該加工基準部１６でワークＷを位置決めする治具Ｊを有し、該位置決めされたワークＷを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、前記エアシリンダ１７の配管経路３６を加圧ポンプから分離して、該配管経路３６内を所定の作動圧で保持するノンリークカプラ２０と、前記配管経路３６に備えられ、エアシリンダ１７の作動圧を変化させる空気圧用のチェック弁付バルブ２２と、加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該空気圧用のチェック弁付バルブ２２を作動させ、前記加工基準部１６による位置決めを開放し、ワークＷの位置決め対応部分を加工する制御手段とを備えたものである。

上記構成によれば、ノンリークカプラ２０により、エアシリンダ１７の配管経路３６を加圧ポンプから分離して該配管経路３６内を所定の作動圧で保持し、配管経路３６に備えられた空気圧用のチェック弁付バルブ２２により、エアシリンダ１７の作動圧を変化させ、制御手段によって、加工工程の所定時期に工作機械内の既存手段を操作手段として該空気圧用のチェック弁付バルブ２２を作動させ、加工基準部１６による位置決めを開放して、ワークＷの位置決め対応部分を加工する。

すなわち、治具Ｊの加工基準部１６はノンリークカプラ２０により所定の作動圧に保持され、その作動圧は空気圧用のチェック弁付バルブ２２により変更可能とされ、その空気圧用のチェック弁付バルブ２２を制御手段によって工作機械内の既存手段を操作手段として作動させることで、加工基準部１６による位置決めを開放して、ワークＷの位置決め対応部分を加工するものである。

このように、治具Ｊの加工基準部１６を加工工程の途中に開放するように構成することで、ワークＷの位置決め対応部分の加工も、同じステーションで行うことができる。このため、従来分割していたワークＷの位置決め対応部分の加工も同一ステーションで行うことができる。

よって設備の削減が行なえ、生産コストを低下させることができる。

また、この実施例では、前記既存手段を、工作機械内でワークＷの加工を行う主軸４としたものである。

このように、主軸４を操作手段とすることで、空気圧用のチェック弁付バルブ２２の作動の位置管理を容易に行うことができるため、確実に空気圧用のチェック弁付バルブ２２を作動させることができ、確実な位置決め開放制御を行うことができる。特に主軸４を操作手段としていることで、加工基準部１６の開放の際に、同時にワークＷの加工が行なわれることがないため、ワークの位置ズレを確実に防止することができる。

また、この実施例では、前記工作機械を、マシニングセンタ１としたものである。

上記構成によれば、各加工工程やツール等に応じた、クランプ力の調整や位置決め開放ができるため、多機能のマシニングセンタの加工性能をさらに向上することができる。

また、このようにこの工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法は、前記各油圧駆動シリンダ１４の配管経路３２を加圧ポンプから分離して該配管経路３２内を所定の作動圧で保持する分離保持ステップ（Ｓ２参照）と、該所定の作動圧でワークＷをクランプした状態で、ワークＷの加工を行う第一加工ステップ（Ｓ３参照）と、該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、エアシリンダの作動圧を変化させる空気圧用のチェック弁付バルブ２２を作動させ、前記クランプ機構１３のクランプ力を調整する圧力調整ステップ（Ｓ６参照）と、圧力調整された後に、ワークＷの加工を行う第二加工ステップ（Ｓ７参照）とを有する制御方法である。

このように、分離保持ステップ（Ｓ２参照）で、加圧ポンプから分離して配管経路３２内を所定の作動圧で保持することで、クランプ機構１３のクランプ力は所定作動圧に保持されるため、加工中には加圧ポンプの駆動を停止することができ、生産コストを低減できる。

また、第一加工ステップ（Ｓ３参照）と第二加工ステップ（Ｓ７参照）との間に圧力調整ステップ（Ｓ６参照）を設け、第一加工ステップのクランプ力と第二加工ステップのクランプ力を変更することで、各加工ステップで要求されるクランプ力を得ることができる。このため、一つのステーションで複数の加工工程を行うことができ、生産ラインを短縮することができる。

さらに、この圧力調整を工作機械内の既存手段を操作手段として行うことで、圧力調整のためのコストアップをできるだけ押させることができる。

また、この実施例の制御方法は、前記圧力調整ステップ（Ｓ６参照）で、圧力を低減する制御方法である。

このように、圧力調整ステップ（Ｓ６参照）で、圧力を低減することで、ワークＷの変形ひずみが開放される。よって、第二加工ステップ（Ｓ７参照）で加工精度の高い仕上げ加工等を行うことができる。

また、このようにこの工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法は、前記エアシリンダ１７の配管経路３６を加圧ポンプから分離して該配管経路３６内を所定の作動圧で保持する分離保持ステップ（Ｓ２参照）と、該所定の作動圧でワークＷをクランプした状態で、ワークＷの加工を行う第一加工ステップ（Ｓ３参照）と、該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、エアシリンダの作動圧を変化させる空気圧用のチェック弁付バルブ２２を作動させ、前記加工基準部１６による位置決めを開放する位置決め開放ステップ（Ｓ４参照）と、位置決め開放された後に、ワークＷの位置決め対応部分を加工する第二加工ステップ（Ｓ５参照）とを有する制御方法である。

このように、分離保持ステップ（Ｓ２参照）で、加圧ポンプから分離して配管経路３６内を所定の作動圧で保持することで、加工基準部１６は所定作動圧に保持されるため、加工中には加圧ポンプの駆動を停止することができ、生産コストを低減できる。

また、第一加工ステップ（Ｓ３参照）と第二加工ステップ（Ｓ５参照）との間に位置決め開放ステップ（Ｓ４参照）を設け、第一加工ステップ（Ｓ３参照）での位置決めを第二加工ステップ（Ｓ５参照）では開放することで、第一加工ステップで加工できない位置決め対応部分を、第二加工ステップで加工することができる。

よって、一つのステーションで複数の工程を行うことができるため、生産ラインを短縮することができる。

さらに、この位置決め開放の操作手段を工作機械内の既存手段とすることで、位置決め開放という機能向上を、コストアップをできるだけ押させて行うことができる。

なお、以上の実施例では、マシニングセンタを工作機械としているが、その他ＮＣ旋盤等、他の工作機械で実施してもよい。

また、この実施例では、作動圧の圧力調整は圧力減少のみを記載しているが、圧力上昇による圧力調整をしてもよい。圧力上昇による圧力調整によれば、クランプ力を後加工で高めたり、また位置決めなどを再度行ったりすることも可能となる。

以上、この発明の構成と、前述の実施例との対応において、この発明の流体圧式駆動シリンダは、油圧駆動シリンダ１４及びエアシリンダ１７に対応し、
以下同様に、
作動流体経路は、配管経路３１〜３６に対応し、
分離保持手段は、ノンリークバルブ２０に対応し、
制御弁は、油圧用のチェック弁付バルブ２１、空気圧用のチェック弁付バルブ２２に対応し、
位置決め機構は、加工基準部１６に対応するも、
この発明は、前述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

本発明を採用したマシニングセンタの平面概略図。 マシニングセンタの側面概略図。 治具の正面図。 治具の側面図。 治具の背面図。 図３のＡ−Ａ線矢視断面図。 治具の配管経路を示した配管経路図。 切削加工ステップを示したフローチャート。 主軸と治具との関係を示した状態図、（Ａ）加工時、（Ｂ）操作バー押釦時。 主軸と加工基準部との関係を示した状態図、（Ａ）突出時、（Ｂ）後退時。

符号の説明

Ｊ…治具
Ｗ…ワーク（ナックル）
１…マシニングセンタ（工作機械）
４…主軸（既存手段）
２０…ノンリークバルブ（分離保持手段）
２１…油圧用のチェック弁付バルブ（制御弁）
２２…空気用のチェック弁付バルブ（制御弁）

Claims (9)

1. 流体圧式駆動シリンダで作動する複数のクランプ機構を備え、該クランプ機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、
   前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して、該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持手段と、
   前記作動流体経路に備えられ、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁と、
   加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該制御弁を作動させ、前記クランプ機構のクランプ力を調整する制御手段とを備えた
   工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
2. 前記既存手段を、工作機械内でワークの加工を行う主軸とした
   請求項１記載の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
3. 前記制御手段を、粗加工から仕上げ加工に移行する加工工程時に、制御弁を作動してクランプ機構のクランプ力を低減するように構成した
   請求項１又は２記載の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
4. 流体圧式駆動シリンダで作動する位置決め機構を備え、該位置決め機構でワークを位置決めする治具を有し、該位置決めされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置であって、
   前記流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して、該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持手段と、
   前記作動流体経路に備えられ、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁と、
   加工工程の所定時期に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、該制御弁を作動させ、前記位置決め機構による位置決めを開放し、ワークの位置決め対応部分を加工する制御手段とを備えた
   工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
5. 前記既存手段を、工作機械内でワークの加工を行う主軸とした
   請求項４記載の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
6. 前記工作機械を、マシニングセンタとした
   請求項１〜５記載の工作機械のワーク位置決めクランプ制御装置。
7. 流体圧式駆動シリンダで作動する複数のクランプ機構を備え、該クランプ機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法であって、
   前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持ステップと、
   該所定の作動流体圧でワークをクランプした状態で、ワークの加工を行う第一加工ステップと、
   該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させ、前記クランプ機構のクランプ力を調整する圧力調整ステップと、
   圧力調整された後に、ワークの加工を行う第二加工ステップとを有する
   工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法。
8. 前記圧力調整ステップで、圧力を低減する
   請求項７記載の工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法。
9. 流体圧式駆動シリンダで作動するクランプ機構および位置決め機構を備え、該クランプ機構および位置決め機構でワークを位置決めクランプする治具を有し、該位置決めクランプされたワークを工作機械で加工する工作機械のワーク位置決めクランプ制御方法であって、
   前記各流体圧式駆動シリンダの作動流体経路を供給源から分離して該作動流体経路内を所定の作動流体圧で保持する分離保持ステップと、
   該所定の作動流体圧でワークをクランプした状態で、ワークの加工を行う第一加工ステップと、
   該第一加工ステップの後に、前記工作機械内の既存手段を操作手段として、流体圧式駆動シリンダの作動流体圧を変化させる制御弁を作動させ、前記前記位置決め機構による位置決めを開放する位置決め開放ステップと、
   位置決め開放された後に、ワークの位置決め対応部分を加工する第二加工ステップとを有する
   工作機械のワーク位置決めクランプの制御方法。
   

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