JP2009279644A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、短時間で所望のクランプ力を発生させることが可能なクランプ装置を提供すること。
【解決手段】 金型をクランプするための金型クランプ装置Ａであって、油圧力によって金型をクランプするクランプ部１と、該クランプ部１にクランプ力を与える油圧発生装置５と、を備え、 該油圧発生装置５が、クランプ部１に作動油を送り込むエア駆動ポンプと、さらにエア駆動ポンプ５１よりも高吐出量で作動油をクランプ部に送り込む電動ポンプ５２と、を備え、クランプ部１、エア駆動ポンプ５１及び電動ポンプ５２が一つの油圧回路を形成している金型クランプ装置Ａ。
【選択図】 図１

Description

本発明は工作機械等に用いられる金型をクランプするためのクランプ装置に関する。

工作機械に用いられる金型を金型取り付け台に固定する際の一般的な手段としてクランプ装置を用いる方法がある。
そして、特に工作機械がプレス機の場合には、スライドの下面を平行移動する移動式クランプ装置が開発されている（特許文献１参照）。
この移動式クランプ装置は、スライドの下面に形成されたＴ溝内を移動するクランプ部と、クランプ部を移動させるためにクランプ部に接続された可撓体（チェーン）と、可撓体を伸縮させるための押し引き駆動部と、を備えるものである。
クランプ部は油圧で作動するピストンとシリンダとを含む構成となっており、油圧発生装置がシリンダ内に作動油を送り込むことでシリンダがスライド側に移動し、クランプ力を発生させる仕組みとなっている。
なお、クランプ力とはクランプ装置が金型を固定する際の締付力を意味する。
そして参考までに油圧発生装置の操作回路の一例を図８及び図９に示す。
特開平９−８５３６２号公報

ところで、油圧発生装置が備えるエア駆動ポンプは、作動油を高圧で吐出できるものの、その単位時間当たりの吐出量は非常に小さい。
そのため、クランプ力を発生させて金型を確実に固定するまでに要する時間が極端に長くなり、所望のクランプ力が発生するまでの間は、プレス機を稼働させることができないため、このことが生産性の低下を招く一因となっている。

本発明は以上の課題を解決すべく開発されたものである。
すなわち、短時間で所望のクランプ力を発生させることが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。

本発明者は、以上のような課題背景をもとに鋭意研究を重ねた結果、金型をクランプするクランプ部に作動油を送り込む油圧発生装置にエア駆動ポンプの他に電動ポンプを搭載させることで上記の課題を解決できることを見出し、その知見に基づいて本発明を完成させたものである。

すなわち本発明は、（１）、金型をクランプするための金型クランプ装置であって、
油圧力によって金型をクランプするクランプ部と、該クランプ部にクランプ力を与える油圧発生装置と、を備え、該油圧発生装置が、クランプ部に作動油を送り込むエア駆動ポンプと、さらにエア駆動ポンプよりも高吐出量で作動油をクランプ部に送り込む電動ポンプと、を備え、クランプ部、エア駆動ポンプ及び電動ポンプが一つの油圧回路を形成している金型クランプ装置に存する。

また本発明は、（２）、クランプ部を複数個備えている上記（１）記載の金型クランプ装置に存する。

また本発明は、（３）、前記金型がプレス機に用いられる金型である上記（１）記載の金型クランプ装置に存する。

また本発明は、（４）、前記金型がプレス機のスライドに取り付けられる上金型である上記（３）記載の金型クランプ装置に存する。

また本発明は、（５）、前記油圧発生装置が互いに独立した複数個の油圧回路を備え、各油圧回路にクランプ部が接続されている上記（２）記載の金型クランプ装置に存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば上記の発明を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明の金型クランプ装置が備える油圧発生装置には、従来から用いられているエア駆動ポンプに加えて、エア駆動ポンプよりも高吐出量の電動ポンプも併せて用いられている。

電動ポンプがクランプ部のシリンダ内にある程度の量の油圧を送り込み、その後エア駆動ポンプがクランプ部に作動油を送り込むことで、従来の金型クランプ装置に比べてより短時間で所望のクランプ力を発生させることができる。

金型クランプ装置内に油圧回路を複数系統設けると、配管の亀裂や油漏れ、あるいはある一つの油圧回路の逆止弁が故障して、クランプ部内の作動油が逆流するようなことになっても、他の油圧回路に影響を与えることがない。
従って、全てのクランプ部が同時にクランプ力を失い、金型がプレス機から外れるということが防止される。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。
また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。
更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

（第１の実施形態）
本実施形態の金型クランプ装置はプレス機で用いられる金型をクランプ（固定）するためのもので、特に上型を固定する場合にその機能が十分に発揮される。
図１は、本実施形態の金型クランプ装置を概略的に示す断面図である。
なお、図１では金型クランプ装置がプレス機のスライドに取り付けられた場合で説明する。
図１に示すように、本実施形態の金型クランプ装置Ａは、プレス機に用いられる上型をクランプするクランプ部１と、クランプ部１を移動させるためのチェーン２と、チェーン２を上下動させるための押し引き駆動部３と、を備え、プレス機のスライド４の側面に取り付けられている。

金型クランプ装置Ａはクランプ部１と一対となっており、スライド４の両側にはそれぞれ同じ個数のクランプ装置Ａが配設されている。
このときさらに、クランプ部１はスライド４の長さ方向（紙面奥方向）に等間隔で配設される。

クランプ部１はスライド４の下面に形成されたＴ溝４１に係合して移動するロッド１１と、ロッド１１の先端に設けられたピストン１２と、シリンダ１３と、を備えている。シリンダ１３は後述する油圧発生装置５にチューブＴを介して接続されており、油圧発生装置５からシリンダ１３内に作動油が注入されると、作動油の油圧によってシリンダ１３が上方に押し上げられる。
シリンダ１３が作動油によって上方に押し上げられると、シリンダ１３が上型を押圧し、スライド４に固定する。

押し引き駆動部３は、エアシリンダ３１と、歯付きプーリ３３と、チェーン２の移動を案内するためのガイド枠３４と、を備えており、歯付きプーリ３３はエアシリンダ３１のピストンロッド３２の先端に回転自在に設けられ、チェーン２の移動を助け円滑にしている。

エアシリンダ３１のロッド側にエアが供給されると、ピストンロッド３２が下がり、チェーン２がガイド枠３４に沿って下方に移動する。
チェーン２が移動すると、クランプ部１はチェーン２に押し出され、Ｔ溝４１に沿って後述する退避状態からスライド４の中央に向かって移動する。

ロッド１１には図示しない検知センサーが取り付けられており、この検知センサーが作動すると、図示しない電磁弁が作動して、エアの供給が停止するようになっている。そして、この検知センサーはロッド１１が金型と当接すると作動するようになっている。
従って、クランプ部１がスライド４の内方に向かって移動してロッド１１が金型に当接すると、クランプ部１はその時点で自動的に停止する。
このようにして、クランプ部１のスライド４に対する幅方向の位置決めが行なわれる。

一方、エアシリンダ３１のヘッド側にエアが送り込まれてピストンロッド３２が伸長すると、チェーン２は上方に引き上げられて、クランプ部１は紙面右方へと移動する。
チェーン２の長さはピストンロッド３２が上死点に達した際に、クランプ部１がＴ溝４１の端に位置するように調節されており、ピストンロッド３２が上死点に達すると、クランプ部１はスライド４の端部まで移動した、いわゆる退避状態となる。

図２は、本実施形態の油圧発生装置の操作回路の模式図であり、図３は、油圧発生装置の操作回路の系統図である。
図２、図３に示すように、本実施形態の油圧発生装置５はエアで駆動するエア駆動ポンプ５１と、電動ポンプ５２と、作動油を貯留するための油タンク５３と、金型クランプ装置１が所定のクランプ力を発生させると作動する圧力スイッチ５４と、作動油の流れを切り替えるための電磁弁５５と、を備える。

本実施形態の油圧発生装置５が従来の油圧発生装置と異なる点は、エア駆動ポンプ５１に加えて、エア駆動ポンプよりも単位時間当たりの吐出量が多い電動ポンプ５２を備えている点である。

このように、エア駆動ポンプ５１と電動ポンプ５２とを併用することで、油圧発生装置５全体としての作動油の吐出量を向上させ、エア駆動ポンプ５１単体でクランプ部１に作動油を送り込んだときよりも短時間で、クランプ部１に所望の大きさのクランプ力を発生させることができる。
すなわち、電動ポンプ５２はエア駆動ポンプ５１よりも吐出量は大きいが、吐出圧が小さいため金型をクランプするのに必要なクランプ力を発生させることはできないため、それ単体ではエア駆動ポンプの代替品とはなりえないが、電動ポンプ５２とエア駆動ポンプ５１とを併用することで、エア駆動ポンプ５１と電動ポンプ５２とが互いの欠点を補完し合い、クランプ部１に短時間で所望のクランプ力を発生させることができる。

なお、クランプする金型が大きく多数のクランプ部１が必要とされる場合には、図４、図５に示すように、油圧発生装置５に複数機（図面では２機）のエア駆動ポンプ５１を搭載する。
油圧発生装置５にエア駆動ポンプ５１を追加することで、全てのクランプ部１が確実に所定の大きさのクランプ力を発揮できるようになる。
また当然ながら、油圧発生装置５は電動ポンプ５２を複数機搭載することも可能であり、その場合、搭載させた台数に比例してクランプ力の発生までの時間が短縮する。

圧力スイッチ５４はクランプ部１と電磁弁５５との間の経路に設けられており、クランプ部１のクランプ力が所定の大きさに達すると作動する。この圧力スイッチ５４は図示しない視認ランプと接続されており、圧力スイッチ５４が作動するとそのランプが点灯するようになっている。作業者はこの視認ランプの点灯を以って、クランプ部１が所定の大きさのクランプ力を発生させていることを確認し、その後プレス機を稼働させる。

電磁弁５５と油タンク５３とを繋ぐ経路は、油タンク５３からエア駆動ポンプ５１を経て電磁弁５５へと繋がる経路Ｐ１と、油タンク５３から電動ポンプ５２を経て電磁弁５５へと繋がる経路Ｐ２と、油タンク５３と電磁弁５５とを直接繋ぐ経路Ｐ３の三本である。
一方、電磁弁５５とクランプ部１とを繋ぐ経路は経路Ｐ４の一本のみとなっている。
クランプ部１に作動油を送り込む際は、電磁弁５５は経路Ｐ１及び経路Ｐ２のみを経路Ｐ４とつなげ、これらの経路を通る作動油のみを経路Ｐ４へと送るようにする。
一方、クランプ力を解放する、いわゆるアンクランプするときは、電磁弁５５は経路Ｐ３のみを経路Ｐ４とつなげ、作動油が経路Ｐ１及び経路Ｐ２を介さずにクランプ部１の作動油を油タンク５３へと戻す。

また油圧発生装置５には、図３に示すように、電動ポンプ５２と逆止弁Ｖ１との間に、圧力制御弁Ｖを備える経路Ｐexが設けられている。
そして、この圧力制御弁Ｖは経路Ｐ２内の圧力が設定圧以上になると自動的に開放される仕組みになっている。

次に、本実施形態の金型クランプ装置Ａの作動について説明する。初期状態として、クランプ部１が退避状態、すなわちクランプ部１がスライド４の端部に位置した状態にあると仮定する。
金型クランプ装置Ａを作動させると、先ず押し引き駆動部３のエアシリンダ３１のロッド側にエアが供給されて、ピストンロッド３２が下方に移動する。
ピストンロッド３２の移動に伴い、チェーン２がクランプ部１を前述したようにスライド４の内方に向かって押して移動させる。
チェーン２に押されたクランプ部１のロッド１１が上型に当接すると、ロッド１１に取り付けられた検知センサーが作動して、エアの供給が停止し、クランプ部１の位置が確定する。
このように、スライド４の幅方向に対するクランプ部１の位置が確定した状態を待機状態という。

クランプ部１が待機状態となると、次に、油圧発生装置５に搭載されたエア駆動ポンプ５１及び電動ポンプ５２が同時に稼動を開始する。
エア駆動ポンプ５１及び電動ポンプ５２が稼働すると、油タンク５３からクランプ部１へと作動油が送り込まれる。
作動油がクランプ部１へと送り込まれ、クランプ部１のクランプ力が圧力制御弁Ｖの設定圧と同じ大きさになると自動的に圧力制御弁Ｖが開放される（図３参照）。
圧力制御弁Ｖが開放されると、圧力制御弁Ｖと油タンク５３とを接続する経路Ｐexと、経路Ｐ２とが通じ、圧力制御弁Ｖの開放以後に電動ポンプ５２から吐出された作動油は全て油タンクへと戻される（いわゆるループ回路が形成される）。
そのため、電動ポンプ５２は見かけ上機能が停止した、いわゆる機能停止状態となる。

電動ポンプ５２が機能を停止した後も、作動油はエア駆動ポンプ５１によってシリンダ１３内へ更に送り込まれ、クランプ部１のクランプ力がエア駆動ポンプ５１の吐出圧と同じ大きさになると、エア駆動ポンプ５１は自動的に稼働を停止する。このとき同時に、油圧回路の途中に設けられた圧力スイッチ５４が作動して、これに接続された視認ランプが点灯する。
作業者はこの視認ランプの点灯を確認することで、クランプ部１が所定のクランプ力を発生させていることを間接的に知ることができる。
視認ランプの点灯を確認した後、作業者はプレス機を稼働させ、プレス作業を開始する。

プレス作業が終了し、上型を外す際は、先ずスライド４を降下させて上型と下型とを当接させる。
次に電磁弁５５を切替えて経路Ｐ３と経路Ｐ４とをつなぎ、クランプ部１内の作動油を油タンク５３へと排出する。
クランプ部１内の作動油が排出されると、シリンダ１３が降下し、アンクランプとなる。
このことにより、クランプ部１は再び待機状態になる。
クランプ部１が待機状態になると、押し引き駆動部３のエアシリンダ３１のヘッド側にエアが注入されてピストンロッド３２が伸長する。ピストンロッド３２の伸長に伴ってチェーン２が上方へ引き上げられ、クランプ部１がスライド４の端部へと移動して退避状態となる。

クランプ部１が退避状態になると、スライド４が上昇し、その後上型及び下型が交換される。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の油圧発生装置の操作回路の系統図である。
図６に示すように、本実施形態の油圧発生装置５はエアで駆動するエア駆動ポンプ５１と、電動ポンプ５２と、作動油を貯留するための油タンク５３と、クランプ部１が所定のクランプ力を発生させると作動する圧力スイッチ５４と、作動油の流れを切り替えるための電磁弁５５と、を備える。

本実施形態の油圧発生装置５が第１の実施形態の油圧発生装置と異なる点は、本実施形態の油圧発生装置５が独立した２系統の油圧回路Ｃ１、Ｃ２を備えている点である。
さらに、各油圧回路Ｃ１，Ｃ２に対してはクランプ部１が一つずつ接続されている。

このように、油圧発生装置５が独立した系統の油圧回路を複数備えることで、万が一、一方の油圧回路Ｃ１に不具合が生じ、その油圧回路に接続されたクランプ部１がクランプ力を発揮できなくなったとしても、もう一方の油圧回路Ｃ２に接続されたクランプ部１は生きるので、上金型が不用意に突然落下することを防止できる。

また、図７（Ａ）に示すように一方の油圧回路Ｃ１に接続されたクランプ部１Ａと、他方の油圧回路Ｃ２に接続されたクランプ部１Ｂとをスライド４の左側に交互に配設し、スライド４の右側にはスライド４の左側とは異なる順序でクランプ部１Ａ及びクランプ部１Ｂを交互に配設するような配設方法がある（図面中の「○」はクランプ部１Ａの配設位置を示し、「×」はクランプ部１Ｂの配設位置を示す）。
また、図７（Ｂ）に示すようにスライド４の右側と左側とで、クランプ部１Ａ及びクランプ部１Ｂを同じ順序で交互に配設するような配設方法もある。
これらのようなパターンでクランプ部１Ａ及びクランプ部１Ｂを配設することで、例えばクランプ部１Ａがクランプ力を失ったとしても、金型クランプ装置Ａは上型を比較的安定した状態でクランプし続けることができる。
なお当然ながら、油圧発生装置５が備える油圧回路の個数は二つに限定されるものではなく、三つ以上備えてもその効果は変わらない。

以上、本発明をその一実施形態を例に説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、経路Ｐ４に新たに圧力センサーを設け、その圧力センサーと電動ポンプとを電気的に接続しておく。
さらに、その圧力センサーが所定の圧力を検知すると、電動ポンプの電源をＯＦＦにするように設定することで、電動ポンプが作動油を送り続けることによる破損を自動的に防止することができる。

図１は第１の実施形態の金型クランプ装置を概略的に示す断面図である。 図２は第１の実施形態の油圧発生装置の操作回路を模式的に示す説明図である。 図３は第１の実施形態の油圧発生装置の操作回路の系統図である。 図４はクランプ部を多数備える場合の油圧発生装置の操作回路を模式的に示す説明図である。 図５はクランプ部を多数備える場合の油圧発生装置の操作回路の系統図である。 図６は複数の油圧回路が設けられた油圧発生装置の操作回路の系統図である。 図７はクランプ部の配設パターンを模式的に示す説明図であり、（Ａ）はスライドの左右で配設パターンを変えた図であり、（Ｂ）はスライドの左右の配設パターンを同一にした図である。 図８は従来の油圧発生装置の操作回路の一例を模式的に示す説明図である。 図９は従来の油圧発生装置の操作回路の一例を示す系統図である。

符号の説明

１・・・クランプ部
１Ａ・・・クランプ部
１Ｂ・・・クランプ部
１１・・・ロッド
１２・・・ピストン
１３・・・シリンダ
２・・・チェーン
３・・・押し引き駆動部
３１・・・エアシリンダ
３２・・・ピストンロッド
３３・・・歯付きプーリ
３４・・・ガイド枠
４・・・スライド
４１・・・Ｔ溝
５・・・油圧発生装置
５１・・・エア駆動ポンプ
５２・・・電動ポンプ
５３・・・油タンク
５４・・・圧力スイッチ
５５・・・電磁弁
Ａ・・・金型クランプ装置
Ｃ１・・・油圧回路
Ｃ２・・・油圧回路
Ｐ１・・・経路
Ｐ２・・・経路
Ｐ３・・・経路
Ｐ４・・・経路
Ｔ・・・チューブ
Ｖ・・・圧力制御弁
Ｖ１・・・逆止弁

Claims (5)

1. 金型をクランプするための金型クランプ装置であって、
   油圧力によって金型をクランプするクランプ部と、
   該クランプ部にクランプ力を与える油圧発生装置と、を備え、
   該油圧発生装置が、クランプ部に作動油を送り込むエア駆動ポンプと、さらにエア駆動ポンプよりも高吐出量で作動油をクランプ部に送り込む電動ポンプと、を備え、クランプ部、エア駆動ポンプ及び電動ポンプが一つの油圧回路を形成していることを特徴とする金型クランプ装置。
2. クランプ部を複数個備えていることを特徴とする請求項１記載の金型クランプ装置。
3. 前記金型がプレス機に用いられる金型であることを特徴とする請求項１記載の金型クランプ装置。
4. 前記金型がプレス機のスライドに取り付けられる上金型であることを特徴とする請求項３記載の金型クランプ装置。
5. 前記油圧発生装置が互いに独立した複数個の油圧回路を備え、各油圧回路にクランプ部が接続されていることを特徴とする請求項２記載の金型クランプ装置。

Images