JP2555226Y2 - 長尺物専用自動加工装置のワーククランプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、長尺物に丸穴、長穴等
や切欠を加工するのに好適な長尺物専用自動加工装置に
おいてワーク（工作物）を加工する際に、ワークを受台
に支持固定するためのワーククランプ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばアルミサッシ枠や木材
等の長尺物に丸穴や長穴等を加工するには、手動により
長尺物を汎用加工機にセットし、熟練作業者が加工状態
を観察しながらこれらの加工を行なっていた。しかし、
このような加工装置では一つの加工が終了する度に、長
尺物を移動させあるいは長尺物の加工面を変え、再び長
尺物を所定の位置にセットし次の加工作業を行なう必要
があり、作業能率が悪いばかりか加工精度も良くない等
の問題点があった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】こうした問題点を解決
するために、これまでに多くの工場ではＮＣ加工機が導
入され、種々の加工を精度良く行なうことができるよう
になっている。しかし、このＮＣ加工機は様々な加工作
業を精度良く且つ能率良く行なう上で大変便利な装置で
あるが、例えばアルミサッシ枠や木材等の長尺物に丸穴
や長穴等を加工する比較的単純な作業を短時間で行なう
には装置が大袈裟すぎて不向きであり、更に中年以上の
作業者の中にはコンピュータ拒否症も多く複雑な入力手
続きを必要とするＮＣ加工機は敬遠され勝ちである。こ
のため最近では、装置の価格が比較的安くかつ作業効率
の向上を図ることができる専用加工機が開発されてきて
いる。

【０００４】専用加工機は、ワークの形状や加工作業が
限定されるため、加工機そのものの構成が比較的簡略化
されており、更に工具の動きも比較的単純であることか
ら、特に熟練を要することなくだれでもが簡単に能率よ
く加工作業を実行できる。しかし、こうした専用加工機
であっても、加工物を専用加工機にセットするためには
相変わらず作業者による作業が必要となり、作業の効率
化の面でまだまだ改善すべき点が多い。とくに、一旦専
用加工機にセットした加工物の加工面を変える場合に
は、ある面の加工が終了した時点で作業者によって別の
加工面にセットしなおす必要があり、加工作業の完全自
動化を進める上で大きな問題となっている。

【０００５】本考案者等は、上述の問題点を解決するた
めに、ワークを専用加工機にセットした状態でワークの
加工面を自動的に変えることができるようにした長尺物
専用加工機のワーククランプ装置を提案（実願平４−２
８２００号）し、これによって、作業者の手作業による
加工面の変更を不要とし、作業効率を一段と向上できる
ようにすると共に、未熟練者であっても長尺物の加工を
極めて単純な操作で比較的精度良く行なうことができる
ようになった。

【０００６】しかし、上述の長尺物専用加工機のワーク
クランプ装置は、ワークを保持したままワーククランプ
装置そのものを回転させ、これによってワークの加工面
を変えるようにしたものであるため加工面に制約が生
じ、専用加工機にワークをセットした状態でワークの全
周にある加工面を連続的に加工することができなかっ
た。そこで、本考案は、上述した長尺物専用加工機のワ
ーククランプ装置を更に改善し、いかなる断面を有する
ワークであっても、ワークを長尺物専用加工機にセット
した後は、ワーク全周囲のいかなる加工面を選択した状
態の後でも、ワークをしっかりと保持固定できる効率的
なワーククランプ装置を提案せんとするものであり、こ
れにより、長尺物の加工の自動化、加工効率の一層の向
上を図るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本考案の長尺物
専用自動加工装置のワークプランプ装置は、ワーク１１
の保持面に対応する複数の治具２２を有し、かつ、ワー
ク１１の加工面が変更されることによりワークの保持面
が変更した際にその保持面に適した治具２２を選択でき
る一対の治具ホルダーとを備え、ワーク１１の加工面が
変更されても、ワークの保持面に対応した治具２２によ
り常にワークを確実に保持できるようにしたことを特徴
とするものであり、これによって長尺物の加工を極めて
単純な操作で比較的精度良く行なうことができるもので
ある。

【０００８】

【作用】長尺物専用自動加工装置のワーク受け台８上
に、ワーク１１の最初の加工面が上になるように載置
し、ワーク１１の両端をワーク支持装置１２により支持
する。ワーククランプ装置９が、ガイドレール１０に沿
って移動させられ、ハンドル２５を操作して位置決め固
定される。次いでワーククランプ装置９のシリンダ２９
を作動して、治具２２を互いに接近させワークの両側面
を保持固定する。こうして、長尺物専用自動加工装置の
本体１上に、ワーク１１が確実に保持される。

【０００９】加工開始の指示により長尺物専用自動加工
装置は記憶装置からの情報を必要に応じて呼出ながら長
尺物の最初の加工面に対して加工を実行する。最初の加
工面にたいする加工が終了すると、ワーククランプ装置
９のシリンダ２９を作動させてワーク１１を治具２２か
ら開放する。次いでワーク支持装置１２を作動させて次
の加工面が上になるようにワーク１１を回転させる。こ
れと共にワーククランプ装置９のアクチュエータ４６が
作動し、回転軸４７の回転により、スパイラルギヤ４
６、４９を介して軸３２を回転する。回転軸３２の回転
により次のワーク１１の保持面に対応する治具２２が、
ワーク１１側に移動してくる。この時治具サポート３３
に取り付けた分割確認ドック３７を分割確認センサ３８
で検知し、次の治具２２が正しくワーク保持面に対向し
ているか否かを判断する。次の治具２２が正しくワーク
保持面に対向しているとシリンダ４２が作動し、ストッ
パ４１が位置決め板３９の溝４０内に嵌合され、ついで
ワーククランプ装置９のシリンダ２９を作動させてワー
ク１１を変更後の治具２２により保持固定する。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明
する。図１は本考案の実施例に係る長尺物専用自動加工
装置の全体側面図、図２は同装置の平面図である。

【００１１】図１、図２において１は長尺物専用自動加
工装置の本体であり、２は台座であり、この台座２上に
は後述する工具支持体３が設けられている。台座２は図
示せぬ移動機構により本体１に対して図１中に矢印で示
すＸ方向に往復移動自在に支持されており、該移動機構
はテレスコピック状のカバー体４によってカバーされて
いる。

【００１２】図１に示すように台座２上に設けられたガ
イドレール５には、工具支持体３が紙面に対して垂直方
向に（図２中のＹ軸方向）に往復移動自在に支持されて
おり、この移動機構にもテレスコピック式のカバー６が
設けられている。更に、工具支持体３にはドリル等の工
具を保持する工具保持体７が図１中Ｚ方向に往復移動自
在に設けられている。工具支持体３が台座２と共にＸ軸
方向に往復移動するとテレスコピック状のカバー４もそ
れに連れて伸縮し、これによって、移動機構は加工屑等
から保護される。更に、工具支持体３が台座２上のガイ
ドレール５上を移動するとテレスコピック状のカバー６
もそれに連れて伸縮し、これによって、ガイドレールは
加工屑等から保護される。

【００１３】本体１には、ワークを支持する３台のワー
ク受け台８と本考案の主題となる４台のワーククランプ
装置９が設けられており、ワーククランプ装置９は本体
上に配置したガイドレール１０上をそれぞれが図１中Ｘ
軸方向に往復移動自在に構成されている。このワークク
ランプ装置９は後にその詳細を説明するが、如何なる断
面を有するワーク１１であっても、本体１上の受け台８
上に載置した状態でワークの両側面を確りと位置ぎめ固
定できる装置である。また、本体にはワーク１１の両端
を支持固定するためのワーク支持装置１２が設けられて
おり、ワーク１１はこのワーク支持装置１２のピン１３
によってその両端が支持され、駆動機構によってワーク
支持装置を回転することによりワークをその軸回りに３
６０度回転できるようになっている。このワーク支持装
置１２の作動でワークの加工面を選択できることにな
る。

【００１４】１４はこの長尺物専用自動加工装置を操作
するための操作盤である。この操作盤１４からの入力デ
ータによって、本体１に設けられている制御装置１５
は、所定のプログラムによって工具支持体３を台座２と
共に本体１上を図１、２中のＸ軸方向に、また工具支持
体３は台座に設けられたガイドレール５上をＹ軸方向に
移動し、所定の位置で停止し、工具保持体７を図１中の
Ｚ方向に移動し、ワーク１１の第１の加工面に、丸穴や
角穴等の所定の加工を実行する。ワーク１１の第１の加
工面の加工が終了すると、次に制御装置１５からの指示
により、ワーククランプ装置９がワーク１１を開放し、
続いてワーク支持装置１２が作動されて、ワークの第２
の加工面が選択される。この状態で再びワーククランプ
装置９がワークを保持固定し、上述した第１の加工面と
同様に第２の加工面に対する加工が実行される。以下同
様に次々にワーク周囲の加工面が加工される。

【００１５】なお、この時のワーククランプ装置９、ワ
ーク支持装置１２の作動状態も全てプログラムにより制
御装置１５に入力されており、ワークを長尺物専用加工
機にセットした後は全て自動で行われる。また上述した
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への工具保持体の移動機構やワー
ククランプ装置９、ワーク支持装置１２に関連した制御
システムは本考案の本旨ではないのでここではその詳細
な説明は省略する。

【００１６】〔ワーククランプ装置の構成〕 ワーククランプ装置９は図３に示すような断面を有する
ワークを加工する際に、ワークの両面をしっかりと保持
固定するための装置である。このワーククランプ装置９
は、加工時におけるワークの左右の面をしっかりと保持
できるように、保持するワーク面に合う形状の治具を複
数有しており、これらの治具を保持面に対応して選択使
用することによりワークを保持固定できるようになって
いる。具体的には、図３に示すような複雑な断面を有す
るワークを加工する際に、ワーク１１の加工面が変わる
とその度にワークを保持固定する治具も変更され、ワー
クの保持面の変化に対応して、その都度その面にあった
治具を選択使用できるようになっている。

【００１７】以下、ワーククランプ装置９の構造を、図
４〜図１０を参照して説明する。はじめに、このワーク
クランプ装置９の概略構成を説明すると、図４はワーク
クランプ装置の正面図、図５は不要部分を取り除いたワ
ーククランプ装置の平面図、図６はワーククランプ装置
の側面図である。図４においてワーククランプ装置９
は、フレーム２０を有しており、同フレーム２０の下面
にはガイド２１が取り付けられている。前記ガイド２１
は本体１上に敷設された２本ガイドレール１０上を図面
に対して垂直方向に移動自在に支持されている。フレー
ム２０の下面にはフレーム２０を固定するためのハンド
ル２５（図１参照）が設けられており、このハンドル２
５を操作することにより、フレーム２０をガイドレール
１０に対して任意の位置で固定することができる。ワー
ククランプ装置９はワーク１１の両側面を保持固定する
一対の離接自在な治具２２を有しており、この一対の治
具２２の接近により、ワーク１１を保持固定することが
できるようになっている。また、前記治具２２は、ワー
ク１１のある面の加工が終了し次の加工面に変化した時
に、後述するようにその時のワーク１１の保持面に対応
して変えることができる。

【００１８】以下、ワーククランプ装置９を構成する各
部分についてその詳細を説明する。フレーム２０は図
４、図５に示すように上面が開放された長方形の箱型に
形成されており、その長手方向の壁体の上面には図５に
示すようにレール２３が配置されている。更にフレーム
２０の底面にはワークを加工した時の生じる切削屑を排
出するための楕円形をした穴２４が形成されている。
前記レール２３にはガイド２７を介して一対のスライド
プレート２６が支持されている（なお、図５は一方のス
ライドプレートを取り除いた状態を示している）。それ
ぞれのスライドプレート２６の下面には連結部材２８が
設けられており、この連結部材２８はフレーム２０の底
面に固定されたシリンダ２９に自在継ぎ手３０を介して
連結されている。このため、シリンダ２９を伸縮させる
ことにより、スライドプレート２６は互いに離接するこ
とができることになる。

【００１９】次に図７を参照してワーク１１の片面を保
持するクランプ装置の構成を説明をする。スライドプレ
ート２６の上面にはベアリングホルダー３１がボルトに
より固定されており、このベアリングホルダー３１には
スライドプレート２６に形成された孔を貫通して軸３２
が軸支されている。軸３２の上端部には治具サポート３
３が適宜手段で固定されている（この例ではパワーホル
ダにより両者を固定している）。治具サポート３３は、
図１０に示すように４面の治具保持面３４を有してお
り、この治具保持面３４には逆台形をした突起３５が形
成してある。一方、前記治具サポート３３に保持される
各治具２２の裏面には前記突起３５に嵌合する溝が形成
されており、図７に示すように治具２２をストッパ３６
に当接するまで前記突起３５に嵌合することにより、治
具２２を治具サポート３３に保持固定できる。また、治
具サポート３３には分割確認ドック３７が設けてあ、こ
の分割確認ドック３７を図６中の分割確認センサ３８で
確認することにより、治具サポート３３に保持されてい
る複数の治具のうちどの治具がワーク１１に対向してい
るかを確認できるようになっている。

【００２０】また、治具サポート３３を保持する前記軸
３２には、図８に示すように位置決め板３９が固定され
ており、この位置決め板３９に形成した溝４０内にスト
ッパ４１を嵌合することにより、治具サポート３３に保
持された治具２２を位置決めすることができる。前記ス
トッパ４１はスライドプレート２６と一体のブロック４
３に摺動自在に軸支されており、且つ、シリンダ４２に
より位置決め板３９に形成した溝４０内に出し入れする
ことができるようになっている。この時のシリンダの作
動も前述の制御装置１５からの指令により自動的に行な
われる。

【００２１】次に、治具サポート３３に保持された治具
２２をワーク１１の保持面に合った治具に選択するため
の機構を説明する。図７において、スライドプレート２
６に一体に形成されているブロック４３には、軸受４４
を介して回転シャフト４５が支持されている。回転シャ
フト４５にはナット４８がキーにより取り付けられてお
り、ナット４８はモータ４６によって回転させられる回
転軸４７に対して回転不能にかつ軸方向には摺動自在に
取り付けられている。更に回転シャフト４５には図７、
図９に示すようにキーを介してスパイラルギヤ４６が取
り付けられており、前記スパイラルギヤ４６は前記軸３
２に固定されているスパイラルギヤ４９と噛み合ってい
る。このため、モータ４６を回転させると、回転軸４７
が回転し、スパイラルギヤ４６、４９を介して軸３２も
回転して治具２２を選択できるようになっている。ま
た、前述のスライドプレート２６がシリンダ２９により
図中左右方向に移動した時にはスパイラルギヤ４６、４
９、軸３２も一体となって回転軸４７上を摺動しながら
移動することができる。

【００２２】なお、前記モータ４６は電動モータ、油圧
モータ等どのようなモータでもよく、要は軸４７を回転
させることができる機能があればよい。更にスライドプ
レート２６やストッパ４１を動かすためのシリンダも、
油圧式に限定することなく電気式、油圧式、スクリュウ
ネジ等、同様の機能を奏することができるものであれば
いかなるものでもよいことは当然である。

【００２３】本考案に係る長尺物専用自動加工装置は上
記のような構成を有しており、この装置によるワークの
ベッドへの固定と加工は以下ようにして行なわれる。先
ず、長尺物専用自動加工装置のワーク受け台８上に、図
３に示すような複雑な断面形状を有するワーク１１の最
初の加工面が上になるように載置し、ワーク１１の両端
をワーク支持装置１２により支持する。また、この時に
は４台のワーククランプ装置９の治具サポート３３に
は、ワークの保持面に対応した治具２２が取り付けられ
ている。ワーククランプ装置９が、ガイドレール１０に
沿って移動させられ、ハンドル２５を操作して位置決め
固定される。次いでワーククランプ装置９のシリンダ２
９を作動して、治具２２を互いに接近させワークの両側
面を保持固定する。こうして、長尺物専用自動加工装置
の本体１上に、ワーク１１が確実に保持される。

【００２４】これと並行して、操作盤１４によって、作
業者が、長尺物に加工すべき加工情報（具体的には、丸
穴、角穴等の加工パターン、加工位置、加工寸法、使用
工具の情報）を長尺物専用自動加工装置に入力する。ま
た、ワーク１１の加工面をどの様な順序で加工するかの
情報も入力する。その後、加工開始の指示により長尺物
専用自動加工装置は記憶装置からの情報を必要に応じて
呼出ながら長尺物の最初の加工面に対して加工を実行す
る。

【００２５】最初の加工面に対する加工が終了すると、
ワーククランプ装置９のシリンダ２９を作動させてワー
ク１１を治具２２から開放する。次いでワーク支持装置
１２を作動させて次の加工面が上になるようにワーク１
１を回転させる。これと共にワーククランプ装置９のモ
ータ４６が作動し、回転軸４７の回転により、スパイラ
ルギヤ４６、４９を介して軸３２を回転する（図７参
照）。回転軸３２の回転により次のワーク１１の保持面
に対応する治具２２が、ワーク１１側に移動してくる。
この時治具サポート３３に取り付けた分割確認ドック３
７を分割確認センサ３８で検知し、次の治具２２が正し
くワーク保持面に対向しているか否かを判断する。次の
治具２２が正しくワーク保持面に対向しているとシリン
ダ４２が作動し、ストッパ４１が位置決め板３９の溝４
０内に嵌合される。次のワーク保持面に対応した治具２
２が以上なような操作でワーク側に位置した状態で、ワ
ーククランプ装置９のシリンダ２９を作動させてワーク
１１を治具２２により保持固定する。

【００２６】引き続いて、長尺物専用自動加工装置は記
憶装置からの情報を必要に応じて呼出ながら長尺物の変
更後の加工面に対して加工を実行する。変更後の加工面
の加工が終了すると前述したと同様の手順で次の加工面
を上にし、再び治具２２によりワーク１１を保持固定し
加工を実行する。全ての加工面の加工が終了するとワー
ク１１は長尺物専用加工機から取り外され、次のワーク
１１と交換される。以上のように、本考案に係る長尺物
専用自動加工装置においては、ワークをセットするだけ
で、ワークの全周囲の加工面を自動的に加工でき、更
に、操作盤によって所定の数値を入力するだけで、自動
的に長尺物に対し所定の加工を精度よく施すことができ
る。

【００２７】なお、上述の実施例中、治具サポート３３
が４つの治具を保持選択できる構造として説明してある
が、治具サポートのサポート面を増減することで治具の
選択個数を自由に変更することができる。この場合位置
決め板３９の溝４０の個数もそれに合わせて変更する必
要がある。また、治具２２の離接機構も図１１に示すラ
ックピニオン式のものや電動モータなど種々のものを使
用できる。更に、実施例では工具は１軸スピンドルとし
て説明してあるが、複数の工具を保持するターレット型
の工具を使用したり、或いは、工具を自動的に交換でき
る機構を付加した装置でも同様の効果を奏することは言
うまでもない。

【００２８】また、ワーククランプ装置は本実施例で
は、４台を装備したものについて説明したが、ワークク
ランプ装置は専用加工機の種類や大きさ等によってその
台数は自由に変更できるものであり、ワークを保持する
支持板の駆動装置も油圧モータあるいは電気モータなど
種々のものが適用できる。更に、ワーククランプ回転装
置もシリンダに限らず、電気モータ等を使用できる。ま
たワーク支持装置のクランプ機構もそのような機能があ
ればどのようなものでもよい。更に、ワークをワークク
ランプ装置９に固定する順序も種々の形態が可能であ
る。

【００２９】本考案はその精神また主要な特徴から逸脱
することなく、他の色々な形で実施することができる。
そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に
解釈してはならない。更に、実用新案登録請求の範囲の
均等範囲に属する変形や変更は全て本考案の範囲内のも
のである。

【００３０】

【考案の効果】以上詳細に説明したように本考案に係る
長尺物専用自動加工装置によれば、ワークを専用加工機
に一旦セットした後は、ワークの加工面を全周囲にわた
って自動的にでき、更にワークの保持面に合った治具に
より常にしっかりと固定できるため、作業者の手作業に
よる加工面の変更を不要とし、作業効率を一段と向上で
きる。更に、実際の長尺物の加工作業に当たっては、操
作盤から所定寸法と工具情報など更には加工面の加工順
序を入力するだけで、誰でもが極めて簡単に長尺物の加
工を行なうことが可能になった。等々のすぐれた効果を
奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る長尺物専用自動加工装置
の全体側面図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】異形断面のワークを保持する時の説明図であ
る。

【図４】ワーククランプ装置の正面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】図４の側面図である。

【図７】ワーククランプ装置の要部拡大断面図である。

【図８】ワーククランプ装置の位置決め板の説明図であ
る。

【図９】ワーククランプ装置の回転軸の回転機構図であ
る。

【図１０】ワーククランプ装置の治具ホルダーの平面図
である。

【図１１】ワーククランプ装置における治具を離接させ
るための他の機構の説明図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 台座 ３ 工具支持体 ９ ワーククランプ装置 １１ ワーク ２２ 治具 ３３ 治具ホルダー ３９ 位置決め板 ４１ ストッパ ４６ アクチュエータ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−116443（ＪＰ，Ａ) 実公 昭16−8776（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺物専用自動加工装置のワークプラン
   プ装置であって、前記ワーククランプ装置９は、ワーク
   １１の保持面に対応する複数の治具２２を有し、かつ、
   ワーク１１の加工面が変更されることによりワークの保
   持面が変更した際にその保持面に適した治具２２を選択
   できる一対の治具ホルダーを備え、ワーク１１の加工面
   が変更されても、ワークの保持面に対応した治具２２に
   より常にワークを確実に保持できるようにしたことを特
   徴とする長尺物専用自動加工装置のワークプランプ装
   置。
2. 【請求項２】 前記治具ホルダーは互いに離接自在に構
   成されていると共に回転軸を中心に回転することによ
   り、複数の治具の中からワーク保持面に適合した治具を
   選択できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   の長尺物専用自動加工装置のワークプランプ装置。
3. 【請求項３】 前記治具ホルダーは回転軸を有し、該回
   転軸は位置決め板３９を有し、該位置決め板により、治
   具の位置を位置決めできるようにしたことを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載の長尺物専用自動加工装置
   のワークプランプ装置。
4. 【請求項４】 前記治具ホルダーは分割確認ドック３７
   を有し、前記分割確認ドック３７を分割確認センサ３８
   で検知することにより、治具２２が正しくワーク保持面
   に対向しているか否かを判断できるようにしたことを特
   徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記
   載の長尺物専用自動加工装置のワークプランプ装置。