JP2013188845A - クランプ装置、該クランプ装置を備えるワーク加工用治具及びワークの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの固定位置にずれが生じにくいクランプ装置及びワーク加工用治具を提供すること。
【解決手段】鋳抜き穴２が設けられたワークＷを固定するクランプ装置１であって、クランプ装置本体１０と、軸部２１及びテーパ部２２を有すると共に軸方向に沿って進退可能なロッド部２０と、テーパ部２２の周面を覆うと共に、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２にそれぞれ対向して配置される二対のグリップ爪３１と、シリンダ部５１及びピストン部５２により構成されるロッド駆動部５０と、ピストン部５２をシリンダ部５１に対してロッド部２０の周方向に回転不能に接続する軸回転拘束機構７０と、ロッド部２０をピストン部５２に対して第１方向Ｄ１に移動可能、かつ、第２方向Ｄ２に移動不能に接続する移動規制機構８０と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ワークを固定するクランプ装置、該クランプ装置を備えるワーク加工用治具及びワークの加工方法に関する。

従来、エンジンを構成するシリンダブロックやシリンダヘッド等のワークは、鋳造により成形される。そして、鋳造により成形されたワークは、ワークを固定する治具としてのワーク加工用治具のパレットに固定され、このパレットに固定された状態のワークに切削加工等が施される（例えば、特許文献１参照）。

パレットにワークを固定する技術として、クランプ装置（いわゆるホールクランプ装置）を用いる技術が一例として提案されている。このクランプ装置は、クランプ装置本体と、このクランプ装置本体に対して進退可能に設けられると共に先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有するロッド部と、このロッド部の周面に配置されテーパ部の径方向に拡張可能なグリップ爪と、を備える。

以上のクランプ装置によれば、以下の手順でワークが固定される。ます、ワークのクランプ穴に前進位置に位置するロッド部及びグリップ爪が挿入される。次いで、ロッド部を後退させる。すると、テーパ部によってグリップ爪が径方向に拡大してクランプ穴に押し付けられる。これにより、ワークは、クランプ装置によって強固に固定される。

特開２０１１−１４３５３０号公報

ところで、鋳造工程を経て成形されるワークにおいては、ワーク製造の加工工程を削減するために、鋳造工程において生じる鋳抜穴をクランプ穴として利用する場合がある。このような場合、鋳抜穴にカジリ等の不具合が生じると、クランプ穴の一部の直径が拡大してしまう。
このように、クランプ穴の一部の直径が拡大してしまうと、クランプ装置によりワークをパレットに固定した場合に、ワークの固定位置が安定せず、パレットに固定されたワークを加工する加工精度が低下してしまう。

従って、本発明は、鋳造時の不具合等によりクランプ穴の一部が設計値以上に拡大した場合であっても、ワークの固定位置にずれが生じにくいクランプ装置及びワーク加工用治具を提供することを目的とする。

本発明は、所定の面にクランプ穴が設けられたワークを固定するクランプ装置であって、前記クランプ穴に対向するクランプ装置本体と、前記クランプ装置本体に設けられ、先端部が前記ワーク側に位置し基端部が前記クランプ装置本体の内部に位置する軸部、及び該軸部の先端部に設けられ先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有すると共に、軸方向に沿って進退可能なロッド部と、前記テーパ部の周面を覆うと共に、第１方向及び該第１方向に直交する第２方向にそれぞれ対向して配置され、該テーパ部の径方向に変形可能な少なくとも二対のグリップ爪と、前記クランプ装置本体の基端側に設けられるシリンダ部、及び該シリンダ部に摺動自在に配置され前記ロッド部の基端部に連結されるピストン部により構成されるロッド駆動部と、前記ピストン部を前記シリンダ部に対して前記ロッド部の周方向に回転不能に接続する軸回転拘束機構と、前記ロッド部を前記ピストン部に対して前記第１方向に移動可能、かつ、前記第２方向に移動不能に接続する移動規制機構と、を備えるクランプ装置に関する。

また、前記軸回転拘束機構は、前記シリンダ部と前記ピストン部との間又は前記クランプ装置本体と前記ピストン部との間に配置され、前記ロッド部の軸方向に延びる第１拘束部材と、前記シリンダ部及び前記ピストン部、又は前記クランプ装置本体及び前記ピストン部に設けられ、前記第１拘束部材が挿入される第１拘束穴と、を備えることが好ましい。

また、前記ピストン部は、ピストン本体と、該ピストン本体に形成され前記ロッド部が挿入可能なロッド挿入孔と、該ロッド挿入穴を塞ぐと共に前記軸部の基端部を支持する蓋部と、を備え、前記軸回転拘束機構は、前記ロッド挿入孔の周面及び前記蓋部の側面の間に配置される第２拘束部材と、前記ロッド挿入孔の内周面及び前記蓋部の側面に設けられ前記第２拘束部材が挿入される第２拘束穴と、を更に備えることが好ましい。

また、前記移動規制機構は、前記ロッド部本体と前記蓋部との接触面のうちの一方の面に設けられ前記第１方向に延びる溝レールと、前記ロッド部本体と前記蓋部との接触面のうちの他方の面に凸状に形成され前記溝レールに係合可能な複数の係合突部と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、長さ方向及び幅方向を有する治具パレットと、前記治具パレットの一方の面における長さ方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁側に配置される第１クランプ装置と、前記一方の面における前記一対の側縁のうちの他方の側縁側に配置される第２クランプ装置と、を備えるワーク加工用治具であって、前記第１クランプ装置は、前記第１方向が前記長さ方向に一致するように配置される上述のいずれかに記載のクランプ装置であり、前記第２クランプ装置は、前記第１方向が前記幅方向に一致するように配置される上述のいずれかに記載のクランプ装置であるワーク加工用治具に関する。

また、前記第１クランプ装置が前記治具パレットの長さ方向の両端部近傍に２つ配置され、前記第２クランプ装置が前記治具パレットの長さ方向の中央部近傍に１つ配置されることが好ましい。

また、本発明は、上述のワーク加工用治具を用いて所定の面に複数のクランプ穴が設けられたワークを固定する工程と、前記ワーク加工用治具により固定された前記ワークに加工を施す工程と、を備えるワークの加工方法に関する。

本発明によれば、鋳造時の不具合等によりクランプ穴の一部が設計値以上に拡大した場合であっても、ワークの固定位置にずれが生じにくいクランプ装置及びワーク加工用治具を提供できる。

本発明の一実施形態に係るワーク加工用治具を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るワーク加工用治具を図１のＡ矢視方向から見た状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置によってワークが治具パレットに固定（クランプ）されている状態を示す外観斜視図である。 図３に示すシリンダヘッドのガスケット面を示す図である。 クランプ装置の断面を示す図であり、図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１に示すワーク加工用治具におけるクランプ装置部分を拡大して示す平面図である。 本発明の実施形態に係るプルロッドの下面及びこの下面に形成された溝レールを示す平面図である。 図４に示すクランプ穴に図５に示すクランプ装置のグリップ爪及びプルロッドが進入した状態（アンクランプ状態）を示す図である。 図５に示すクランプ装置が図３に示すシリンダヘッドを正常に固定した状態（クランプ状態）を示す縦断面図である。

以下、本発明のクランプ装置及びワーク加工用治具の好ましい一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るワーク加工用治具１００を示す平面図である。図２は、本発明の実施形態に係るワーク加工用治具１００を図１のＡ矢視方向から見た状態を示す正面図である。

本実施形態のワーク加工用治具１００は、クランプ穴が設けられたワークとしてのシリンダヘッドＷに切削加工等を行う場合に、このシリンダヘッドＷを固定（クランプ）し、また、その固定を解除（アンクランプ）する場合に用いられる。このワーク加工用治具１００は、治具パレットＰと、この治具パレットＰに取り付けられた複数（３つ）の基準座支持部材１１０及び複数（３つ）のクランプ装置１と、を備える。

まず、本実施形態のワークとしてのシリンダヘッドＷについて説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るシリンダヘッドＷがクランプ装置１によって治具パレットＰに固定（クランプ）されている状態を示す外観斜視図である。図４は、図３に示すシリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａを示す図である。

シリンダヘッドＷは、シリンダヘッドカバー、シリンダブロック等に結合されて自動車等に搭載されるエンジンの一部を構成する鋳造品であり、シリンダブロック側にガスケット面Ｇａを有している。このシリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａ又はその近傍には、３つの基準座３、及び３つのクランプ穴として用いられる位置決めのための鋳抜き穴２が形成される。

基準座３は、シリンダヘッドＷが治具パレットＰに固定される場合に、シリンダヘッドＷの高さ方向の位置決めを行うために用いられる。これらの基準座３は、シリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａを下面として、クランプ装置１をシリンダヘッドＷの下方に配置した場合に、高さ方向の基準面となる。
また、基準座３は、略矩形形状を有するガスケット面Ｇａの長手方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁の両端部近傍に２つ形成され、他方の側縁の中央部近傍に１つ形成される。

３つの鋳抜き穴２は、シリンダヘッドＷが治具パレットＰに固定される場合に、シリンダヘッドＷを固定するために用いられる。
３つの鋳抜き穴２は、基準座３の配置に対応しており、略矩形形状を有するガスケット面Ｇａの長手方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁の中央部近傍に１つ形成され、他方の側縁の両端部近傍に２つ形成される。また、前述の一方の側縁において１つの鋳抜き穴２は２つの基準座３の中間近傍に形成されており、前述の他方の側縁において２つの鋳抜き穴２の中間近傍に１つの基準座３が形成されている。
また、これら３つの鋳抜き穴２は、シリンダヘッド１の鋳造工程において、鋳型に形成された鋳造ピンが設けられた位置に形成される鋳抜穴である。この鋳抜穴は、鋳造ピンが鋳型から抜けやすいように、抜き勾配が形成された裁頭円錐状に形成される。

次に、ワーク加工用治具１００及びクランプ装置１について説明する。
ワーク加工用治具１００は、上述のように、治具パレットＰと、３つの基準座支持部材１１０と、３つのクランプ装置１と、を備える。

治具パレットＰは、図１に示すように、長さ方向ＬＤ及び幅方向ＷＤを有する矩形平板状に構成される。この治具パレットＰには、クランプ装置１に圧油Ｏを供給する圧油通路ＰＯ１，ＰＯ２、及びクランプ装置１に圧縮エアを供給する圧縮エア通路ＰＡ１が形成されている（図２参照）。

基準座支持部材１１０は、シリンダヘッドＷを着座させ、治具パレットＰにシリンダヘッドＷを支持させる部材である。この基準座支持部材１１０は、中空円錐をその高さ方向から切断して当該中空円錐の半分以上の大きさに形成された本体部１１１と、この本体部１１１の頂部から上方に延在して基準座３と当接する着座面を構成する着座部１１２とを備える。本実施形態では、基準座支持部材１１０は、治具パレットＰの上面の３箇所に三角形状（図１では逆三角形状）に配置される。これら３つの基準座支持部材１１０は、シリンダヘッドＷを治具パレットＰの上面に載置した場合に、３つの基準座３に対応する位置に配置される。

図５は、本実施形態に係るクランプ装置１を示す図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
クランプ装置１は、図１に示すように、治具パレットＰの上面の３箇所に固定されている。これら３つのクランプ装置１は、シリンダヘッドＷを治具パレットＰの上面に載置した場合に、３つの鋳抜き穴２に対応する位置に配置される。

クランプ装置１は、図５に示すように、クランプ装置本体１０と、ロッド部としてのプルロッド２０と、二対のグリップ爪３１（図６参照）を有するグリップ３０と、グリップ支持部材４０と、ロッド駆動部としてのロッド駆動源５０と、軸回転拘束機構７０と、移動規制機構８０と、を備えて構成される。
クランプ装置本体１０は、下部本体１１と、この下部本体１１の上部に配置される上部本体１２と、を備える。

下部本体１１は、上向きカップ状に形成され、底部１１ａと、後述のシリンダ部５１を含むロッド駆動源５０が取り付けられるシリンダ取付穴１１ｂと、を有する。
上部本体１２は、グリップ３０及びプルロッド２０が貫通する貫通孔１２ａを有する。上部本体１２の先端（上端）側は、上方に突出した形状を有している。

プルロッド２０は、ロッド駆動源５０の駆動力によって、その軸方向に進退（昇降）し、グリップ３０を径方向に拡縮させる軸状の部材である。
このプルロッド２０は、軸部２１と、テーパ部２２と、絞り部２３と、を有する。軸部２１は、先端部がクランプ装置本体１０の外部側に位置し、基端部がクランプ装置本体１０の内部側に位置する。テーパ部２２は、軸部２１の先端部に突出して設けられ、その先端側に向かって徐々に径が大きく形成されている。
絞り部２３は、テーパ部２２の先端側に位置し、先端側に向かって徐々に径が小さく形成されている。

図６は、本実施形態のワーク加工用治具１００におけるクランプ装置１部分を拡大して示す平面図である。
グリップ３０は、図５及び図６に示すように、二対のグリップ爪３１と、集束ばね（Ｏリング）３２と、を備える。

二対のグリップ爪３１は、図６に示すように、第１方向Ｄ１及びこの第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２にそれぞれ対向して配置される。これら二対のグリップ爪３１は、図５に示すように、テーパ面３１１と、複数（２つ）の突起部３１２と、を備える。
テーパ面３１１は、プルロッド２０のテーパ部２２を間にして対向する面に、基端側から先端側に向かって徐々に径が大きく形成されている。
複数（２つ）の突起部３１２は、グリップ爪３１それぞれの外面に、プルロッド２０の軸方向に沿って形成されている。この二対のグリップ爪３１は、鋳抜き穴２をクランプする場合に鋳抜き穴２に対して滑ることを防止し、グリップ力を発生させる。

また、二対のグリップ爪３１を構成する４個のグリップ爪３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄは、プルロッド２０のテーパ部２２の周面の一部分としての約１／４をそれぞれ覆うことにより、４個のグリップ爪３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ全体でテーパ部２２の全周を覆うように対向して配置されている。

集束ばね３２は、二対のグリップ爪３１それぞれの基端部に装着されており、二対のグリップ爪３１を構成する４個のグリップ爪３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを互いに接近させる方向に付勢する。これにより、プルロッド２０が下降した場合、テーパ部２２がテーパ面３１１を摺動しながら集束ばね３２に抗して径方向に広がるようになっている。

グリップ支持部材４０は、上部本体１２の内部に位置しており、グリップ３０の下方からグリップ３０を支持している。グリップ３０の上端部は、上部本体１２から上方に突出している。また、グリップ支持部材４０は、上部本体１２内の貫通孔１２ａ内から下方に向けて設けられた下向きカップ状の部材である。このグリップ支持部材４０には、プルロッド２０が貫通する貫通孔４０ａが形成されている。

ロッド駆動源５０は、プルロッド２０をクランプ位置又はアンクランプ位置に駆動させる駆動源である。ここで、クランプ位置とは、プルロッド２０が後退（下降）して、グリップ３０を広げ、グリップ３０によってシリンダヘッドＷを治具パレットＰに固定（クランプ）させる位置である。また、アンクランプ位置とは、プルロッド２０が前進（上昇）して、グリップ３０をすぼませて、グリップ３０による上記固定を解除（アンクランプ）させる位置である。

このロッド駆動源５０は、シリンダ部５１と、ピストン部５２と、第１油圧室５３と、第２油圧室５４と、を備える。

シリンダ部５１は、下部本体１１に対して回転不能に嵌合した円筒状に形成されており、クランプ装置本体１０の内部において下部本体１１の底部１１ａより上方に位置する。

ピストン部５２は、ピストン本体５２ａと、蓋部５２ｂと、を備える。
ピストン本体５２ａは、ピストン部５２の主要部分を構成する。このピストン本体５２ａは、小径の上部ピストン５２１と、大径の下部ピストン５２２と、ロッド挿入孔５２３と、を備える。

上部ピストン５２１は、グリップ支持部材４０の内面に当接した状態で、グリップ支持部材４０に対して摺動可能に構成される。この上部ピストン５２１は、摺動方向に交差する方向には移動不能に設けられている。上部ピストン５２１の内径は、プルロッド２０における上部ピストン５２１に対応する位置の外径よりも若干大きく構成される。

下部ピストン５２２は、上部ピストン５２１に対してプルロッド２０の反対側に設けられている。この下部ピストン５２２の外径は、シリンダ部５１の内径と略等しく構成されている。即ち、下部ピストン５２２は、シリンダ部５１の内面に当接した状態で、シリンダ部５１に対して摺動可能に構成されており、摺動方向に交差する方向には移動不能に設けられている。下部ピストン５２２の内径は、プルロッド２０における下部ピストン５２２に対応する位置（基端部）の外径よりも若干大きく構成される。
ロッド挿入孔５２３は、ピストン本体５２ａを上下方向に貫通して形成される。このロッド挿入孔５２３は、プルロッド２０の最大直径と同等の内径部分を有して構成される。本実施形態のクランプ装置１では、このロッド挿入孔５２３からプルロッド２０が挿入される。

蓋部５２ｂは、ロッド挿入孔５２３の下部に配置され、ロッド挿入孔５２３を塞ぐ。この蓋部５２ｂの上面は、プルロッド２０の基端面に当接し、プルロッド２０を支持する。
尚、蓋部５２ｂは、この蓋部５２ｂの下面側に配置されたスナップリング（図示せず）により、ロッド挿入孔５２３を塞いだ状態で、ピストン本体５２ａに固定される。

第１油圧室５３は、クランプ装置本体１０の下部本体１１の底部１１ａ、ピストン部５２の下面及びシリンダ部５１の内周面に囲まれた領域により構成される。この第１油圧室５３は、下部本体１１の底部１１ａに形成されたアンクランプポート１１３を介して、治具パレットＰに形成された圧油通路ＰＯ１に通じている。これにより、圧油Ｏが圧油通路ＰＯ１から第１油圧室５３に供給され、第１油圧室５３の油圧が増大すると、下部ピストン５２２は上昇（前進）する。

第２油圧室５４は、グリップ支持部材４０の下端面、上部ピストン５２１の側面、下部ピストン５２２の上面、及びシリンダ部５１の内周面に囲まれた領域により構成される（図９参照）。この第２油圧室５４は、下部本体１１及び上部本体１２に形成されたクランプ圧油通路１１４を介して、治具パレットＰに形成された圧油通路ＰＯ２に通じている。これにより、圧油Ｏが圧油通路ＰＯ２から第２油圧室５４に供給され、第２油圧室５４の油圧が増大すると、下部ピストン５２２は下降（後退）する。

以上のロッド駆動源５０によれば、第１油圧室５３に圧油Ｏが供給されると、ピストン部５２が上昇してプルロッド２０をアンクランプ位置に上昇させる（図８参照）。また、第２油圧室５４に圧油Ｏが供給されると、ピストン部５２が下降してプルロッド２０をクランプ位置に下降させる（図９参照）。つまり、第１油圧室５３及び第２油圧室５４の油圧制御により、下部ピストン５２２を上昇又は下降させると共に、それらの移動を停止させることが可能である。

軸回転拘束機構７０は、ピストン部５２をシリンダ部５１に対してプルロッド２０の周方向に回転不能に接続する。この軸回転拘束機構７０は、第１拘束部材７１と、第１拘束穴７２と、第２拘束部材７３と、第２拘束穴７４と、を有する。
第１拘束部材７１は、シリンダ部５１とピストン部５２との間に配置される。この第１拘束部材７１は、プルロッド２０の軸方向に延びる。本実施形態の第１拘束部材７１は、金属製の拘束ピンにより構成される。第１拘束部材７１の長さは、プルロッド２０のストローク量以上である。

第１拘束穴７２は、シリンダ部５１及びピストン部５２に設けられている。本実施形態では、第１拘束穴７２は、下部ピストン５２２の上面と、シリンダ部５１における下部ピストン５２２の上面に当接する面からそれぞれプルロッド２０の軸方向に延びて形成される。第１拘束穴７２の内径は、第１拘束部材７１の外径と同等であり、第１拘束部材７１が挿入されたときに第１拘束部材７１が摺動可能に構成される。これら第１拘束部材７１及び第１拘束穴７２によって、下部ピストン５２２とシリンダ部５１とが回転不能に接続される。

第２拘束部材７３は、ロッド挿入孔５２３の周面と蓋部５２ｂの側面との間に配置される。本実施形態の第２拘束部材７３は、金属製の球体により構成される。
第２拘束穴７４は、ロッド挿入孔５２３の周面及び蓋部５２ｂの側面に設けられている。この第２拘束穴７４は、それぞれ、半球形状に形成される。第２拘束穴７４の直径は、第２拘束部材７３の直径と同等に構成される。これら第２拘束部材７３及び第２拘束穴７４によって、蓋部５２ｂがピストン本体５２ａに対して回転不能に接続される。

移動規制機構８０は、プルロッド２０をピストン部５２に対して第１方向Ｄ１に移動可能、かつ、第２方向Ｄ２に移動不能に接続する。この移動規制機構８０は、複数（２個）の係合突部８２と、溝レール８１と、を備える。
係合突部８２は、図５に示すように、蓋部５２ｂの上面に設けられ、プルロッド２０の下面に向かって上方に突出している。本実施形態では、係合突部８２は、蓋部５２ｂの中心から等距離の位置に２つ設けられる。

図７は、本発明の実施形態に係るプルロッド２０の下面及びこの下面に形成された溝レール８１を示す平面図である。
溝レール８１は、図５及び図７に示すように、プルロッド２０の下面に一本形成される。この溝レール８１は、第１方向Ｄ１に沿って延びる。そして、溝レール８１は、係合突部８２に係合可能に構成される。

以上の移動規制機構８０によれば、下面に溝レール８１が設けられたプルロッド２０は、上面に係合突部８２が形成されたピストン部５２（蓋部５２ｂ）に対して、溝レール８１が延びる第１方向Ｄ１への移動が許容され、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２への移動が規制される。

尚、クランプ装置１には、気密性又は油密性を保つため、各構成部品同士の接触部にＯリング９０が装着されている。

本実施形態のワーク加工用治具１００では、以上のクランプ装置１は、図６に示すように、治具パレットＰの長さ方向ＬＤに第１方向Ｄ１が沿う第１クランプ装置１Ａ、及び治具パレットＰの幅方向ＷＤに第１方向Ｄ１が沿うよう第２クランプ装置１Ｂとして、治具パレットＰの一方の面に配置される。

より具体的には、図１及び図６に示すように、第１クランプ装置１Ａは、治具パレットＰの一方の面における長さ方向ＬＤに沿う一対の側縁のうちの一方の側縁の両端部の近傍に２つ配置される。また、第２クランプ装置１Ｂは、治具パレットＰの一方の面における長さ方向ＬＤに沿う一対の側縁のうちの他方の側縁の中央部の近傍に１つ配置される。
即ち、これら３個のクランプ装置１は、３個の基準座支持部材１１０の略三角形配置（図１では逆三角形配置）に対し、略逆三角形状（図１では三角形状）に配置される。また、１個の第２クランプ装置１Ｂは、略三角形配置（図１では逆三角形配置）された２個の基準座支持部材１１０の間に配置される。

次に、クランプ装置１の動作について説明する。
図８は、シリンダヘッドＷの鋳抜き穴２にクランプ装置１のグリップ爪３１及びプルロッド２０が進入した状態（アンクランプ状態）を示す図である。図９は、クランプ装置１がシリンダヘッドＷを固定した状態（クランプ状態）を示す縦断面図である。

シリンダヘッドＷを治具パレットＰに固定する場合には、図８に示すように、圧油通路ＰＯ１から第１油圧室５３に圧油Ｏが供給されると共に、第２油圧室５４から圧油通路ＰＯ２を通じて圧油Ｏが排出される。これにより、第１油圧室５３の油圧が第２油圧室５４の油圧よりも増大するので、ピストン部５２に連結したプルロッド２０が上昇する。そして、プルロッド２０のテーパ部２２がグリップ３０の上方に移動し、集束ばね３２のばね力がグリップ３０のグリップ爪３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを互いに接近させるので、グリップ３０はすぼまった状態になる（アンクランプ状態）。この結果、鋳抜き穴２内にグリップ３０が挿入可能な形状になる。この状態で、第１油圧室５３の油圧を保持し、ピストン部５２の上昇を停止させる。

次いで、シリンダヘッドＷが治具パレットＰの所定の位置に載置される。すると、図２に示すように、治具パレットＰに取り付けられた基準座支持部材１１０がシリンダヘッドＷの基準座３に当接すると共に、治具パレットＰに取り付けられたクランプ装置１のプルロッド２０のテーパ部２２及びグリップ３０がシリンダヘッドＷの鋳抜き穴２に挿入される。
シリンダヘッドＷが治具パレットＰに載置されると、第２油圧室５４に圧油Ｏが供給される。すると、図９に示すように、第２油圧室５４の油圧が増大し、ピストン部５２に連結されたプルロッド２０が下降する。そして、下降するプルロッド２０のテーパ部２２が二対のグリップ爪３１の内側に進入し、二対のグリップ爪３１を径方向に押し広げて鋳抜き穴２の内壁に押圧する。この状態から、更にプルロッド２０が下降しようとすることにより、グリップ３０及びシリンダヘッドＷも下方に引き込まれ、治具パレットＰにシリンダヘッドＷが固定される。

クランプ装置１により治具パレットＰに固定されたシリンダヘッドＷには、切削加工等の加工が施される。

ここで、本実施形態では、プルロッド２０は、移動規制機構８０により、ピストン部５２（蓋部５２ｂ）に対して第１方向Ｄ１への移動が許容され、第２方向Ｄ２への移動が規制されている。これにより、鋳抜き穴２にかじりが発生した場合、このかじりが発生した部分が第１方向Ｄ１側にあれば、プルロッド２０が第１方向Ｄ１にわずかに移動することで、鋳抜き穴２の内壁に二対のグリップ爪３１を好適に押し付けられる。この場合、プルロッド２０の第２方向Ｄ２における位置は変わらない。

一方、かじりが発生した部分が第２方向Ｄ２側にあった場合には、プルロッド２０は、第２方向Ｄ２には移動できないので、プルロッド２０の第２方向Ｄ２側に配置された一対のグリップ爪３１（図６におけるグリップ爪３１Ａ，３１Ｃ）は、鋳抜き穴２の内壁を好適（均一）に押圧できない。しかしながら、この場合、プルロッド２０の第１方向Ｄ１側に配置された一対のグリップ爪３１（図６におけるグリップ爪３１Ｂ，３１Ｄ）により鋳抜き穴２の内壁を好適に押圧できる。

このように、本実施形態のクランプ装置１によれば、鋳抜き穴２にかじりが発生して鋳抜き穴２の一部分の直径が大きくなった場合であっても、グリップ爪３１により鋳抜き穴２の内壁を好適に押圧できる。また、鋳抜き穴２にかじりが発生した場合でも、少なくとも第２方向Ｄ２におけるプルロッド２０の位置は変わらないので、クランプ装置１により固定したシリンダヘッドＷの第２方向Ｄ２における位置のずれを防げる。

また、本実施形態では、第１拘束部材７１及び第１拘束穴７２により、ピストン本体５２ａは、シリンダ部５１に対して回転不能に接続されている。また、第２拘束部材７３及び第２拘束穴７４により、蓋部５２ｂは、ピストン本体５２ａに対して回転不能に接続されている。更に、移動規制機構８０により、プルロッド２０は、蓋部５２ｂに対して周方向への回転も規制されている。そして、シリンダ部５１は、下部本体１１に回転不能に嵌合されている。これにより、プルロッド２０は、クランプ装置本体１０に対して回転不能に構成される。よって、クランプ装置１によりシリンダヘッドＷをクランプする場合にプルロッド２０が回転しないので、プルロッド２０の移動許容方向及び移動規制方向が変わってしまうことを防げる。その結果、クランプ装置１によりシリンダヘッドＷをクランプする場合において、シリンダヘッドＷの位置決めをする方向の精度を高められる。

また、プルロッド２０の軸方向に延びる第１拘束部材７１と、この第１拘束部材７１が挿入される第１拘束穴７２と、により、ピストン本体５２ａとシリンダ部５１とを接続した。これにより、プルロッド２０の軸方向の移動を制限することなくピストン本体５ａの回転を制限できる。

また、蓋部５２ｂとピストン本体５２ａとを、球状の第２拘束部材７３と、この球状の第２拘束部材７３が挿入される第２拘束穴７４と、により回転不能に接続した。これにより、簡単な構成で、蓋部５２ｂのピストン本体５２ａに対する回転を制限できる。

また、移動規制機構８０を、第１方向Ｄ１に延びる溝レール８１と、この溝レール８１に係合可能な複数の係合突部８２と、により構成した。これにより、簡単な構成で、プルロッド２０の移動方向を第１方向Ｄ１のみに規制できる。

また、プルロッド２０を、絞り部２３を含んで構成した。これにより、プルロッド２０の先端側を鋳抜き穴２によりスムーズに挿入できる。

また、ワーク加工用治具１００を、治具パレットＰの長さ方向に沿う一対の側部のうちの一方の側部に、第１方向Ｄ１が長さ方向ＬＤに一致するように配置される第１クランプ装置１Ａと、一対の側部のうちの他方の側部に、第１方向Ｄ１が幅方向ＷＤに一致するように配置される第２クランプ装置１Ｂと、を含んで構成した。これにより、第１クランプ装置１ＡによりシリンダヘッドＷの幅方向ＷＤの位置決めをすると共に、第２クランプ装置１ＢによりシリンダヘッドＷの長さ方向ＬＤの位置決めをした状態でシリンダヘッドＷを治具パレットＰに固定できる。よって、クランプ装置１によりシリンダヘッドＷを強固に固定しつつ、シリンダヘッドＷの固定位置にずれを生じにくくできる。その結果、ワーク加工用治具１００に固定されたシリンダヘッドＷに施す切削加工等の加工精度を向上できる。

以上、本発明のワーク加工用治具１００及びクランプ装置１の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、本実施形態では、第１油圧室５３及び第２油圧室５４の油圧によりプルロッド２０の昇降を制御したが、これに限らない。即ち、プルロッドの下降のみを油圧制御し、第１油圧室に該当する領域にばねを配置してその弾性力を駆動力してプルロッドの上昇を行ってもよい。また、固定力が十分に発揮できるのであれば、プルロッドの上昇を油圧制御し、第２油圧室に該当する領域にばねを配置してその弾性力を駆動力してプルロッドの下降を行ってもよい。

また、本実施形態ではクランプ装置１を圧油Ｏによって作動させたが、これに限らない。即ち、クランプ装置を圧縮エアにより作動させてもよい。

また、本実施形態では、鋳抜き穴２を基準座３と別の位置に設けたが、これに限らない。即ち、クランプ穴を基準座と同じ位置に設けてもよい。

また、本実施形態では、第１拘束部材７１を金属棒で構成し、この第１拘束部材７１を、シリンダ部５１及びピストン本体５２ａに形成した第１拘束穴７２に挿入したが、これに限らない。即ち、第１拘束部材をシリンダ部又はピストン本体から突出するように、シリンダ部又はピストン本体と一体的に形成し、この第１拘束部材をピストン本体又はシリンダ部に形成した第１拘束穴に挿入してもよい。

また、本実施形態では、第１拘束部材７１を、シリンダ部５１とピストン部５２との間に配置したが、これに限らない。即ち、第１拘束部材７１を、ピストン部５２とクランプ装置本体１０（下部本体１１のシリンダ取付穴１１ｂにおけるピストン部５２の下面と対向する部分）との間に配置して、ピストン部５２の回転を拘束してもよい。

また、本実施形態では、第２拘束部材７３を球状に構成し、この第２拘束部材７３を、ロッド挿入孔５２３の周面及び蓋部５２ｂの側面に形成した第２拘束穴７４に挿入したが、これに限らない。即ち、第２拘束部材をロッド挿入穴の周面又は蓋部の側面から突出するように一体的に形成し、この第２拘束部材を蓋部の側面又はロッド挿入穴の周面に形成した第２拘束穴に挿入してもよい。

また、本実施形態では、蓋部５２ｂに係合突部８２を設け、プルロッド２０の下面に溝レール８１を設けたが、これに限らない。即ち、プルロッドの下面に係合突部を設け、蓋部５に溝レールを設けてもよい。

また、本実施形態では、クランプ装置１を治具パレットＰに設けてシリンダヘッドＷを治具パレットＰに固定したが、これに限らない。即ち、クランプ装置を、シリンダヘッドを移動させる台車、車両等の移動体に設けてもよい。

また、本実施形態では、長さ方向ＬＤの長さが幅方向ＷＤの長さよりも長い平面視で矩形形状の治具パレットＰによりワーク加工用治具１００を構成したが、これに限らない。即ち、長さ方向の長さ及び幅方向の長さが等しい平面視で正方形の治具パレットによりワーク加工用治具を構成してもよい。

１ クランプ装置
１Ａ 第１クランプ装置
１Ｂ 第２クランプ装置
２ 鋳抜き穴（クランプ穴）
３ 基準座
１０ クランプ装置本体
１１ 下部本体
１１ｂ シリンダ取付穴
２０ プルロッド（ロッド部）
２１ 軸部
２２ テーパ部
３０ グリップ
３１ グリップ爪
５０ ロッド駆動源（ロッド駆動部）
５１ シリンダ部
５２ ピストン部
５２ａ ピストン本体
５２ｂ 蓋部
７０ 軸回転拘束機構
７１ 第１拘束部材
７２ 第１拘束穴
７３ 第２拘束部材
７４ 第２拘束穴
８０ 移動規制機構
８１ 溝レール
８２ 係合突部
１００ ワーク加工用治具
１１０ 基準座支持部材
５２３ ロッド挿入孔
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
ＬＤ 長さ方向
ＷＤ 幅方向
Ｐ 治具パレット
Ｗ シリンダヘッド（ワーク）

Claims (7)

1. 所定の面にクランプ穴が設けられたワークを固定するクランプ装置であって、
   前記クランプ穴に対向するクランプ装置本体と、
   前記クランプ装置本体に設けられ、先端部が前記ワーク側に位置し基端部が前記クランプ装置本体の内部に位置する軸部、及び該軸部の先端部に設けられ先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有すると共に、軸方向に沿って進退可能なロッド部と、
   前記テーパ部の周面を覆うと共に、第１方向及び該第１方向に直交する第２方向にそれぞれ対向して配置され、該テーパ部の径方向に変形可能な少なくとも二対のグリップ爪と、
   前記クランプ装置本体の基端側に設けられるシリンダ部、及び該シリンダ部に摺動自在に配置され前記ロッド部の基端部に連結されるピストン部により構成されるロッド駆動部と、
   前記ピストン部を前記シリンダ部に対して前記ロッド部の周方向に回転不能に接続する軸回転拘束機構と、
   前記ロッド部を前記ピストン部に対して前記第１方向に移動可能、かつ、前記第２方向に移動不能に接続する移動規制機構と、を備えるクランプ装置。
2. 前記軸回転拘束機構は、
   前記シリンダ部と前記ピストン部との間、又は前記クランプ装置本体と前記ピストン部との間に配置され、前記ロッド部の軸方向に延びる第１拘束部材と、
   前記シリンダ部及び前記ピストン部、又は前記クランプ装置本体及び前記ピストン部に設けられ、前記第１拘束部材が挿入される第１拘束穴と、を備える請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記ピストン部は、ピストン本体と、該ピストン本体に形成され前記ロッド部が挿入可能なロッド挿入孔と、該ロッド挿入孔を塞ぐと共に前記軸部の基端部を支持する蓋部と、を備え、
   前記軸回転拘束機構は、前記ロッド挿入孔の周面及び前記蓋部の側面の間に配置される第２拘束部材と、前記ロッド挿入孔の内周面及び前記蓋部の側面に設けられ前記第２拘束部材が挿入される第２拘束穴と、を更に備える請求項１又は２に記載のクランプ装置。
4. 前記移動規制機構は、
   前記ロッド部と前記蓋部との接触面のうちの一方の面に設けられ前記第１方向に延びる溝レールと、
   前記ロッド部と前記蓋部との接触面のうちの他方の面に凸状に形成され前記溝レールに係合可能な複数の係合突部と、を備える請求項３に記載のクランプ装置。
5. 長さ方向及び幅方向を有する治具パレットと、
   前記治具パレットの一方の面における長さ方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁側に配置される第１クランプ装置と、
   前記一方の面における前記一対の側縁のうちの他方の側縁側に配置される第２クランプ装置と、を備えるワーク加工用治具であって、
   前記第１クランプ装置は、前記第１方向が前記長さ方向に一致するように配置される請求項１〜４のいずれかに記載のクランプ装置であり、
   前記第２クランプ装置は、前記第１方向が前記幅方向に一致するように配置される請求項１〜４のいずれかに記載のクランプ装置であるワーク加工用治具。
6. 前記第１クランプ装置が前記治具パレットの長さ方向の両端部近傍に２つ配置され、
   前記第２クランプ装置が前記治具パレットの長さ方向の中央部近傍に１つ配置される請求項５に記載のワーク加工用治具。
7. 請求項５又は６に記載のワーク加工用治具を用いて所定の面に複数のクランプ穴が設けられたワークを固定する工程と、
   前記ワーク加工用治具により固定された前記ワークに加工を施す工程と、を備えるワークの加工方法。

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