JP2011218549A - クランプ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸41A1,41A2の周りを回転可能なシフトテーブル52A,52Bと、シフトテーブル52A,52Bの回転位置を調整する駆動モータ41A,41Bと、シフトテーブル52A,52Bに設けられ、シリンダヘッド3を載置したパレット5をそれぞれ把持するパレットクランプシリンダ及び位置決めシリンダと、シフトテーブル52A,52Bの上端に固定した位置決めシャフト61A,61Bと、シフトテーブル52A,52Bを上方に押し付ける油圧シリンダ59A,59Bと、シフトテーブル52A,52Bが上方に押し付けられた際に、位置決めシャフト61A,61Bが当接するインデックスプレート63A,63とを備え、インデックスプレート63A,63は、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列した。
【選択図】図4
Description
しかし、シフト量を変更するためのアクチュエータを設けると、装置構成が煩雑になってしまうという問題がある。
また、本発明によれば、本体部の回転位置を調整する回転ユニットを用いて、インデックスプレートを回転することができるため、装置構成が簡素化し、簡単な構成でワークのシフト量を変更することができる。
また、本発明によれば、エアーセンサを第一凹部及び第二凹部にそれぞれ当接させることにより、当該エアーセンサの検出感度にズレが生じているか否かを簡単に判断することができるため、本体部のシフト量を正確に保つことができるとともに、本体部の位置決め精度を担保することができる。
また、本発明によれば、ストッパ部が当接するプレート部の当接面を清掃する清掃ユニットを備えるため、当該当接面に切粉が付着することが防止され、この切粉により本体部のシフト量が変動することを防止できる。
クランプ装置9は、搬送コンベア7と工作機械13との間に配置され、パレット5ごとシリンダヘッド3が固定される左右一対のジグボディ(本体部)15A,15Bを備える。このジグボディ15A,15Bは、それぞれ鉛直方向に延びる回転軸周りを回転可能に構成されており、当該ジグボディ15A,15Bを搬送コンベア7側に向け、この搬送コンベア7側からシリンダヘッド3を取り付けた後、当該シリンダヘッド3を工作機械13側に向けることができるようになっている。また、搬送コンベア7とジグボディ15A,15Bとのシリンダヘッド3及びパレット5の着脱は、不図示のローダ(供給装置)によって実行されている。
本実施形態では、シリンダヘッド3は、図2Aに示すように、直列4気筒16バルブのエンジンを構成しており、各燃焼室(シリンダ)31a〜31dに対応して吸気ポート32a〜32hと排気ポート33a〜33hとが設けられる。また、吸気ポート32a〜32hには、これら吸気ポート32a〜32hを開閉自在に作動する吸気バルブ(不図示)が取り付けられる吸気用バルブ孔34a〜34hが形成され、排気ポート33a〜33hには、これら排気ポート33a〜33hを開閉自在に作動する排気バルブ(不図示)が取り付けられる排気用バルブ孔35a〜35hが形成されている。
また、一の燃焼室31a内では、吸気用バルブ孔34a及び排気用バルブ孔35aが高さ方向に所定のオフセット量Lだけオフセットした位置に形成されており、この関係は他の燃焼室31b〜31dにおいても同様である。
また、燃焼室31a〜31d内では、各燃焼室31a〜31d内の同一の位置に形成された吸気用バルブ孔及び排気用バルブ孔がそれぞれ同一のピッチP3で形成されている。
図3は、工作機械13の外観を示す模式図である。この工作機械13は、基台21と、この基台21の上に水平方向(矢印A方向)に進退自在に配設される多軸工具22とを備える。この多軸工具22は、複数の工具を取り付けられる多軸ヘッド24と、この多軸ヘッド24を駆動する駆動ユニット25とを備え、基台21の上部に設けられるガイドレール23上に配置されている。多軸工具22と基台21との間には、例えば、ボールねじ手段等の搬送機構(不図示)が設けられ、このボールねじ手段を搬送モータ(不図示)が駆動させることにより、当該ボールねじ手段に係合する多軸工具22がガイドレール23上を前後にスライド移動する。
吸気側工具ホルダ27a〜27d及び排気側工具ホルダ29a〜29dは、それぞれ鉛直方向に沿って配置されており、各吸気側工具ホルダ27a〜27d間及び各排気側工具ホルダ29a〜29d間のピッチP3は、各燃焼室31a〜31d内の同一の位置に形成された吸気用バルブ孔及び排気用バルブ孔のピッチP3と同一に形成されている。また、吸気側工具ホルダ27a及び排気側工具ホルダ29aにそれぞれ取り付けられる吸気側工具26aと排気側工具28aとの軸心は、上下方向に上記したオフセット量Lだけオフセットされている。
本実施形態では、吸気側工具26a〜26d及び吸気側工具ホルダ27a〜27dを備えて吸気側バルブ孔用多軸工具を構成し、排気側工具28a〜28d及び排気側工具ホルダ29a〜29dを備えて排気側バルブ孔用多軸工具を構成する。
図4は、クランプ装置9の外観を示す模式図であり、図5は、クランプ装置9の側断面図である。クランプ装置9は、図4に示すように、フレームを構成する装置本体40と、この装置本体40に回転自在に設けられたジグボディ15A,15Bと、これらジグボディ15A,15Bを回転させるとともに当該ジグボディ15A,15Bの回転位置を調整する駆動モータ(回転ユニット)41A,41Bとを備える。これら駆動モータ41A,41Bは、図5に示すように、ハウジング42A,42Bに収容されて装置本体40に固定されており、ジグボディ15A,15Bの回転位置を検出するエンコーダ(不図示)が設けられている。この図4では、説明の便宜上、ハウジング42A,42Bの記載を省略し、駆動モータ41A,41Bを露出した状態を示している。
装置本体40は、図4に示すように、基台43と、この基台43から上方に延びる左右一対の柱部材44A,44Bと、この柱部材44A,44Bの上部間を接続する上枠材45とを備え、門型に形成されている。基台43上には、駆動モータ41A,41Bの下方にそれぞれ略円柱状のテーブルベース43A,43Bが設けられ、これらテーブルベース43A,43B上に、駆動モータ41A,41Bに連結されたジグボディ15A,15Bが回転自在に載置されている。
ジグボディ15Aは、図5に示すように、駆動モータ41Aの回転軸41A1に連結される上部材50A1と、テーブルベース43A上に回転自在に載置される下部材50A2と、これら上部材50A1及び下部材50A2連結する連結部材50A3とを一体に備えて断面コ字状に形成されるフレーム部51Aと、このフレーム部51Aに対して昇降自在なシフトテーブル(本体部)52Aとを備える。
上部材50A1は、装置本体40の上枠材45の下方に延在し、この上枠材45を貫通する駆動モータ41Aの回転軸41A1に連結されている。また、下部材50A2と装置本体40のテーブルベース43Aとの間にはベアリング(不図示)が配置されて回動自在となっている。このため、駆動モータ41Aの回転に応じて、フレーム部51A(ジグボディ15A)が装置本体40に対して一体に回転する。また、駆動モータ41Aはエンコーダを備えているため、このエンコーダにより、ジグボディ15Aが基準位置(工作機械に対して正対する位置)からの回転量(回転角度)が算出される。
また、シフトテーブル52Aの上端には、このシフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮する一対のパレットクランプシリンダ55A,55Aが設けられている。このパレットクランプシリンダ55Aの先端部は下方に向けて延び、係合部材53Aに設けられた切欠きを通じて当該係合部材53A内に侵入するようになっている。また、シフトテーブル52Aの下端には、このシフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮する一対のパレットクランプシリンダ56A,56Aが設けられている。このパレットクランプシリンダ56Aの先端部は上方に向けて延び、係合部材54Aに設けられた切欠きを通じて当該係合部材54A内に侵入するようになっている。
シフトテーブル52Aの背面には、このシフトテーブル52Aを貫通して当該シフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮するパレット位置決めシリンダ57A,58Aが設けられている。このパレット位置決めシリンダ57Aは、係合部材53Aの下方であって、上記したパレットクランプシリンダ55A,55Aの略中央に設けられている。また、パレット位置決めシリンダ58Aは、係合部材54Aの上方であって、上記したパレットクランプシリンダ56A,56Aの略中央に設けられている。本構成では、図5に示すように、パレットクランプシリンダ55A,55Aとパレット位置決めシリンダ57Aとで、係合部材53A,54A間に配置されたパレット5の上端部が把持され、パレットクランプシリンダ56A,56Aとパレット位置決めシリンダ58Aとで当該パレット5の下端部が把持されるようになっており、これらパレットクランプシリンダ55A,56Aとパレット位置決めシリンダ57A,58Aが把持部を構成する。
フレーム部51Aの連結部材50A3には、図5に示すように、鉛直方向に伸縮する油圧シリンダ(付勢手段、移動手段)59Aが固定され、この油圧シリンダ59Aの先端部59A1がシフトテーブル52Aの背面に設けられたジョイント60Aに連結されている。また、フレーム部51Aには、シフトテーブル52Aが昇降する際に、このシフトテーブル52Aを案内する複数のガイド部材(不図示)が設けられている。
また、シフトテーブル52Aの背面側の上端部には、この上端部から上方に延びる位置決めシャフト(ストッパ部)61Aが設けられている。この位置決めシャフト61Aは、シフトテーブル52Aを上昇した際に、フレーム部51Aの上部材50A1に形成された貫通孔62Aを貫通し、装置本体40の上枠材45に設けられたインデックスプレート63Aに当接する。このインデックスプレート63Aと位置決めシャフト61Aの上端との距離は、予め所定のシフト量(例えば、上記したピッチP2)に調整されており、位置決めシャフト61Aがインデックスプレート63Aに突き当るまで、シフトテーブル52Aを上昇させることにより、簡単にシフトテーブル52Aのシフト量を規制することができる。また、このインデックスプレート63Aは、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列してシフト量を可変に構成されているが、この点については後述する。
まず、図1に示すように、搬送コンベア7によって搬送されたパレット5に固定されたシリンダヘッド3は、ローダにより、クランプ装置9の左右のジグボディ15A,15B(シフトテーブル52A,52B(図4))に固定される。
続いて、クランプ装置9は、駆動モータ41A,41Bを駆動して、ジグボディ15A,15Bを所定の角度に回転させる。この場合、シリンダヘッド3に形成される吸気用バルブ孔34a〜34h及び排気用バルブ孔35a〜35hは、角度が予め分かっている。このため、ジグボディ15Aは、排気用バルブ孔35a〜35hの加工角度を向くように、ジグボディ15Bは、吸気用バルブ孔34a〜34hの加工角度を向くように、各駆動モータ41A,41Bが制御される。
続いて、クランプ装置9は、一方のジグボディ15Aにおいて、シフトテーブル52Aを所定ピッチP2上昇させ、他方のジグボディ15Bにおいて、シフトテーブル52Bを所定ピッチP1上昇させる。そして、再び、多軸ヘッド24(多軸工具22)をシリンダヘッド3,3に向けてスライド移動させる。これにより、一方のジグボディ15Aに固定されたシリンダヘッド3では、排気側工具28a〜28dにより、各燃焼室の下側の排気用バルブ孔35b,35d,35f,35hが形成されるとともに、他方のジグボディ15Bに固定されたシリンダヘッド3では、吸気側工具26a〜26dにより、各燃焼室の下側の吸気用バルブ孔34b,34d,34f,34hが形成される。
従って、2回の切削工程により、並設された一方のシリンダヘッド3に対して、排気用バルブ孔35a〜35hが加工され、他方のシリンダヘッド3に対して、吸気用バルブ孔34a〜34hが加工されるため、加工の工程を低減して簡単にバルブ孔加工を行うことができる。
具体的には、まず、他方のジグボディ15Bを搬送コンベア7側に回転させて、このジグボディ15Bに固定されたシリンダヘッド3を取り出して、搬送コンベア7上に載置する。そして、左右のジグボディ15A,15Bを工作機械13に正対させるように回転し、クランプ装置9に設けられた移動機構(不図示)を利用して、一方のジグボディ15Aに配置されたシリンダヘッド3を、他方のジグボディ15Bに移動させる。
移動機構は、左右のジグボディ15A,15Bの幅方向に延びるガイドレールと、このガイドレール上を移動するスライダと、このスライダからジグボディに向けて延びる一対のアームを備え、このアームでシリンダヘッド3を保持した状態でスライダがガイドレール上を移動することにより、シリンダヘッド3が取り付けられたパレット5が、ジグボディ15A,15Bの係合部材54A,54B上を移動する。この場合、パレットクランプシリンダ及びパレット位置決めシリンダによる把持は解除されている。
このため、本構成では、インデックスプレート63Aは、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列してシフト量を可変としている。
また、ストッパ支持板66Aの下端には、大径に形成された大径部66A1が設けられ、この大径部66A1の高さ位置にロックシリンダ67Aが設けられている。このロックシリンダ67Aは、上枠材45に固定されており、ストッパ支持板66Aの大径部66A1に向けて伸長することにより、このストッパ支持板66Aを固定して、当該ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63の回転を規制する。
インデックスプレート63Aは、図7A、Bに示すように、厚みが異なる複数(本実施形態では10)のプレート部70a〜70jを備え、これらプレート部70a〜70jを同心円上に配列して形成している。一のプレート部は同じ高さの水平面に形成され、各プレート部が階段状に形成されている。
このため、位置決めシャフト61Aの上端をプレート部70aまたはプレート部70iの壁面に係合させ、ロックシリンダ67Aを解除した状態で、駆動モータ41Aを駆動させると、位置決めシャフト61Aに引きずられて、インデックスプレート63Aが回転する。これにより、所望する高さ位置のプレート部に合わせることにより、シフト量を容易に変更することが可能となり、容易に加工を行うことができる。
また、本構成では、厚みが異なる複数のプレート部70a〜70jを同心円上に配列しているため、インデックスプレート63Aの回転量を調整することにより、一のプレート部(図7Aでは、プレート部70e)において、位置決めシャフト61Aが当接する箇所を、角度βの範囲で任意に調整することができる。これによれば、同一のシフト量で加工するシリンダヘッドであっても、バルブ孔の加工する角度を容易に調整することができ、マイナーチェンジ等にも容易に対応することができる。
また、インデックスプレート63Aの周囲には、図示は省略したが、プレート部の厚みを検出することから、当該インデックスプレート63Aの回転位置を判別可能となっている。なお、駆動モータ41B回りの構成については、駆動モータ41Aと略同一であるため、同様の符号を付して説明を省略する。
まず、図8Aに示すように、ジグボディ(上部材50A1)が所定位置にある状態で、ロックシリンダ67Aを伸長させて、このロックシリンダ67Aの先端をストッパ支持板66Aの大径部66A1の側面に当接させ、当該ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63Aの回転を防止する。ここで、所定位置とは、シリンダブロックに形成されるバルブ孔の加工方向と多軸ヘッド24の工具の延出方向とが一致する位置(角度)をいう。
続いて、ジグボディ15Aを回転させて、図8Bに示すように、位置決めシャフト61Aがブランクのプレート部70jの下方に位置させる。そして、図8Cに示すように、油圧シリンダ59Aを動作させて、シフトテーブル52Aを上昇させる。この場合、位置決めシャフト61Aの上方には、ブランクのプレート部70jが位置しているため、シフトテーブル52Aを最大限上昇させても、位置決めシャフト61Aはインデックスプレート63Aには当接しない。
続いて、図8Fに示すように、ロックシリンダ67Aを伸長させて、ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63Aを固定する。そして、図8Gに示すように、油圧シリンダ59Aを動作させて、シフトテーブル52Aを下降させ、位置決めシャフト61Aとインデックスプレート63Aとの係合を解除する。
最後に、図8Hに示すように、ジグボディ15Aを所定位置まで回転させることで、この所定位置におけるシフト量が所望の値に調整される。
このように、本構成では、インデックスプレート63Aを回転可能とするとともに、このインデックスプレート63Aに、ロックシリンダ67Aと係合するブランクのプレート部70jを設けたため、ジグボディ15Aを回転させる駆動モータ41Aを利用してインデックスプレート63Aを回転させることができ、装置構成を簡素化できる。
図9は、この別の実施形態にかかるインデックスプレートの周辺を示す側断面図である。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成部分について説明する。
このため、本実施形態では、位置決めシャフト61A,61B(シフトテーブル52A,52B)を上昇させた際に、この位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bにそれぞれ当接しているか否かを検出するエアーセンサ100A,100Bを備える。具体的には、図9に示すように、位置決めシャフト61A,61Bは、当該シャフト61A,61Bの軸方向に延びる空気管(エアノズル)101A,101Bを備え、これら空気管101A,101Bの一端は、検出対象物としてのインデックスプレート63A,63Bの下面(当接面)63A1,63B1にそれぞれ対向する位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1に開口している。また、空気管101A,101Bの他端は空気管102A,102Bを介して、圧縮空気供給装置103に接続されている。この圧縮空気供給装置103は、空気を圧縮して吐出するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出された空気を一定圧力に減圧するレギュレータ等を備えて構成される。
まず、図10Aに示すように、位置決めシャフト61A,61Bの上方に、第一凹部110A,110Bが位置するまでインデックスプレート63A,63Bを回転させる。この位置で油圧シリンダを動作させて、シフトテーブル52A,52Bを上昇させる。すると、位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1に当接する。この際に、エアーセンサ100A,100Bを作動させ、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値以下であるかを検出する。
この検出において、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値よりも大きい場合には、検出異常としてその旨を発報する。位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの間に切粉等が混入している、もしくは、上記距離を実際の距離よりも大きく検出する方にエアーセンサ100A,100Bの検出感度のズレが生じていると考えられるためのである。
そして、この位置で油圧シリンダを動作させて、シフトテーブル52A,52Bを上昇させる。すると、位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1に当接する。この際に、エアーセンサ100A,100Bを作動させ、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第二凹部111A,111Bとの距離が上記した閾値より大きいか否か、すなわち、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとが当接するか否かを検出する。
この検出において、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値よりも大きい、すなわち、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの当接が検出されない場合には、エアーセンサ100A,100Bの検出結果は正常であるため、そのままシフトテーブル52Aを下降させて検出処理を終了する。
この清掃ユニット120は、図11Aに示すように、上枠材45の下面から下方に延びる軸部材121と、この軸部材121に沿って軸方向に摺動するブラシユニット122と、このブラシユニット122を上方に付勢するばね部材123とを備える。
軸部材121は、上端及び下端に軸径を拡径した上端部材131及び下端部材132が一体に形成され、ブラシユニット122は、これら上端部材131と下端部材132との間に配置される。
カムフォロア140は、図11A,Bに示すように、高さの異なるプレート部の下面63A1,63B1から等距離の位置に形成されており、各プレート部に対するブラシユニット122の相対的な高さ位置を同一に保っている。これにより、ブラシ体134は、いずれのプレート部に対しても当該プレート部の下面63A1,63B1に相当する高さ位置に延在する。
さらに、インデックスプレート63A,63Bの回転に伴い、高さ位置の低い(厚みの厚い)プレート部に移行すると、図11Bに示すように、ブラシユニット122の当接部135が当該プレート部のカムフォロア140に当接することにより、ばね部材123の付勢力に抗って、当該ブラシユニット122を下降させるため、高さ位置がプレート部によって変更された場合であっても、当該プレート部の下面63A1,63B1に付着した切粉等のゴミをブラシ体134で除去することができる。
このように、本実施形態によれば、位置決めシャフト61A,61Bが当接するインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1を清掃する清掃ユニット120を備えるため、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの間に切粉が挟まることを防止することができ、この切粉によりシフトテーブル52A,52Bのシフト量が変動することを防止できる。
上記した実施形態では、インデックスプレート63A,63Bの各プレート部の下面63A1,63B1を清掃する清掃ユニット120として、ユニット本体133の下部側面から略水平方向に延びるブラシ体134を備える構成について説明したが、これに限るものではなく、ブラシ体の替わりに、各プレート部の下面63A1,63B1に向けて圧縮空気を噴射し、この圧縮空気により下面63A1,63B1に付着した切粉等のごみを除去する構成としても良い。また、クーラント洗浄しても良い。
3 シリンダヘッド(ワーク)
5 パレット
7 搬送コンベア
9 クランプ装置
13 工作機械
15A,15B ジグボディ
22 多軸工具
24 多軸ヘッド(一体型多軸ヘッド)
26a 吸気側工具(吸気側バルブ孔用多軸工具)
27a 吸気側工具ホルダ(吸気側バルブ孔用多軸工具)
28a 排気側工具(排気側バルブ用多軸工具)
29a 排気側工具ホルダ(排気側バルブ用多軸工具)
34a〜34h 吸気用バルブ孔
35a〜35h 排気用バルブ孔
40 装置本体
41A,41B 駆動モータ(回転ユニット)
51A フレーム部
52A,52B シフトテーブル(本体部)
55A,55B パレットクランプシリンダ(把持部)
56A,56B パレットクランプシリンダ(把持部)
57A,57B 位置決めシリンダ(把持部)
58A,58B 位置決めシリンダ(把持部)
59A 油圧シリンダ(付勢手段、移動手段)
61A,61B 位置決めシャフト(ストッパ部)
63A,61B インデックスプレート
70a〜70j プレート部
100A,100B エアーセンサ
110A,110B 第一凹部
111A,111B 第二凹部
120 清掃ユニット
122 ブラシユニット
123 ばね部材
134 ブラシ体
P1〜P3 ピッチ
Claims (4)
- 工作機械においてワークの加工時に用いられるクランプ装置であって、
回転軸周りを回転可能な本体部と、前記本体部の回転位置を調整する回転ユニットと、前記本体部に設けられ、ワークを載置したパレットを把持する把持部と、前記本体部の軸方向の一端部に固定したストッパ部と、前記本体部を軸方向の一方に押し付ける付勢手段と、前記本体部が軸方向の一方に押し付けられた際に、前記ストッパ部が当接するインデックスプレートとを備え、
前記インデックスプレートは、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列したことを特徴とするクランプ装置。 - 前記インデックスプレートは、前記本体部を軸方向の一方に最大限に押し付けた際に、ストッパ部と当接しないで当該インデックスプレートと係合する係合部を備え、この係合部に前記ストッパ部が係合した状態で、前記回転ユニットを回転させて前記インデックスプレートを前記本体部とともに回転させることを特徴とする請求項1に記載のクランプ装置。
- 前記ストッパ部にエアノズルを形成し、このエアノズルから排出された空気の背圧に基づいて当該ストッパ部が前記プレート部に当接していることを検出するエアーセンサを備え、前記インデックスプレートの一のプレート部には、前記エアーセンサが当接を検出する閾値以下の深さに形成された第一凹部と、前記閾値よりも大きな値の深さに形成された第二凹部とを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のクランプ装置。
- 前記ストッパ部が当接する前記インデックスプレートの当接面を清掃する清掃ユニットを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のクランプ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011065615A JP5687932B2 (ja) | 2010-03-25 | 2011-03-24 | クランプ装置 |
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