JP2808032B2 - マシニングセンタのワーククランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マシニングセンタのワーククランプ装置、
特に、加工位置でワーククランプ用治具上のワークを自
動的に交換できるマシニングセンタのワーククランプ装
置に関する。

［従来の技術］ マシニングセンタとして、特公昭第61-53182号公報に
開示されたものがあるが、このものにおいては、先ず、
作業テーブル（パレット載置台）に、治具を取り付けた
パレットを載置し、これに所望のワークを作業者が手作
業で固定し、これをパレットマガジン上に取り付ける。
次に、パレットマガジンを１ピッチずつ送りながら、上
記の作業を繰り返し、パレットマガジンのすべてのポジ
ションに、ワークが固定されたパレットを取り付ける。
その後、NC装置の指令に応じてパレットマガジンを割り
出して所定のパレットを交換位置へ持って来、ここで、
そのパレットをマシニングセンタの加工位置へ移行させ
てワークを加工する。この加工終了後の度毎に、ワーク
をパレットごとパレットマガジンへ移し換える。

従って、ロット加工を行なう場合も、その数だけ治具
付パレットを用意して、すべてをパレットに装着してや
らなければならず、同一の加工内容であるにも拘らず、
１点ごとに手作業で治具にワークを取り付けた上でパレ
ットマガジンに装着しなければならないという非能率さ
を避けることができなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、ロット生産などにおけるように同一
のワークを加工する場合は、同一の治具を使用すること
に着目して、ワークだけを交換できるように、加工位置
で所望のワークを自動的に着脱するようにして加工能率
を向上させ、上記の従来のマシニングセンタの不具合を
解決することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明に基づくマシニ
ングセンタのワーククランプ装着は、ハウジングに支持
軸を介して回転可能に支持された作動軸と、これの先端
に交換可能に保持されたパレットと、このパレットの前
面に固定されたワーククランプ用治具とを有するマシニ
ングセンタに、前記治具に形成され、ピストン・ロッド
にワークを保持するクランプ部を設けたピストン・シリ
ンダと、前記パレットの後面内に形成され、前記ピスト
ン・シリンダのピストン・ヘッド側チャンバに接続され
るプラグと、パレットの前記後面と対峙する前記支持軸
の前面内に設けられかつ２方向制御弁の一方のポートを
介して圧油供給源及びドレーンに接続されるソケットか
ら成り、前記プラグと前記ソケットの結合時には相互間
に流路が形成され、離脱時にはそれぞれの流路が遮断さ
れる油圧カップリングと、前記クランプ部を前記ワーク
を押圧する方向へピストンを押圧する押圧手段を具備
し、前記押圧手段は、前記油圧カップリングと同じ構造
を有する他の油圧カップリングを具備し、そのプラグ
は、前記パレットの後面内に設けられ、前記ピストン・
シリンダのピストン．ロッド側チャンバに接続され、そ
のソケットは、前記ハウジングの前記前面内に設けら
れ、かつ、前記２方向制御弁の他方のポートを介して前
記圧油供給源及び前記ドレーンに接続されて構成され
る。

［作用］ 作動軸先端に所望の治具を有するパレットが装着され
ていないときは、所望のものをパレットマガジンから呼
び出して交換する。この状態では、治具上のワーククラ
ンプ用ピストン・シリンダにピストン・ヘッド側チャン
バ圧に圧油を導入してワーククランプを開放して、ワー
クが治具上に設置できるようにして置く。次いで、ロボ
ット等の自動搬送装置により所望のワークを自動的に治
具上に搬送して設置位置に設置した後、ピストン・ヘッ
ド側チャンバから圧油をドレーンして、押圧手段によっ
てピストンを下降させると、ピストン・ロッドに固定さ
れたクランプ部でワークを保持される。この後、ワーク
に所望の加工を施し、油圧カプラを介して圧油供給源か
らピストン・ヘッド側チャンバ内に油圧を供給すると、
クランプ部は再びワークを開放する。最後に、ロボット
等の自動搬送装置によりワークを自動的に治具上より取
り外し、加工の１サイクルを完了する。

以上のサイクルを繰り返してロット生産が行なわれ
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の１実施例を詳述す
る。

第１図は、本発明のワーククランプ装置全体の概略を
これが用いられるマシニングセンタの作動軸、支持軸、
ハウジング、パレット、治具等と共に縦断面で示したも
ので、第２図は、本発明のワーククランプ装置の油圧カ
プラが装着される支持軸及びパレットを中心とした部分
の詳細縦断面図である。

第１図において、１はマシニングセンタの支持軸用ハ
ウジング、２はハウジング１内で中心軸の周りに回転可
能にかつ軸方向に往復摺動可能に設けられた円筒状支持
軸である。

支持軸２は、ハウジング１及び支持軸２に設けられ２
方向制御弁16を介して圧油供給源４及びドレーン５に接
続されたピストン・シリンダ17によって、往復動され、
後退している時は、支持軸２の前端に形成されたフラン
ジ部７とハウジング１の前面に形成された割出し及び作
動軸位置決め用カップリング８がロック状態になり、ハ
ウジング１に固定され、これに対して、前進している時
は、このカップリング８が開放して、電動機９により歯
車10,11を介して割り出されるようになっている。

12は作動軸で、支持軸２に共軸に挿通されており、そ
の先端に断面Ｔ字形の実質的には正方形のプレート13が
固定されている。そして、このプレート13に、縦断面Ｌ
字形のワーククランプ用の治具14を固定したパレット15
が着脱可能に装着されている。作動軸12は、２方向制御
弁３を介して前記の圧油供給源４およびドレーン５に接
続されたピストン・シリンダ６により往復動され、後退
位置にある時は、支持軸２のフランジ部７とパレット15
とに儲けられたパレット位置決め用カップリング18をロ
ック状態にしてパレット15を支持軸２に固定する。他
方、作動軸12が前進した時は、カップリング18が開放さ
れ、パレット15が支持軸２のフランジ部７から離脱し、
パレット15の交換を可能にする。以上のマシニングセン
タの構成及び作用は、特公昭第61-53182号公報に記載の
ものと実質的に同じであり、これ以上詳細には説明しな
い。

次に、本発明のワーククランプ装置の１実施例につい
て説明する。

第１図及び第３図において、30,30は、ワーク31を治
具14の取付け部14a上の所定位置にクランプするように
この取付け部14aに離間して設けられたワーククランプ
用のピストン・シリンダである。

各ピストン・シリンダ30は、取付け部14a上に固定さ
れたシリンダ32と、この中に昇降可能に嵌装されたピス
トン33と、このピストン33から上方へシリンダ32の上端
面を貫通して延びるピストン・ロッド34から成る。ピス
トン・ロッド34の上端に互いに相手方のピストン・シリ
ンダ30の方へ水平に延びる例えば抱え爪状のワーク用の
クランプ部35が形成されている。36及び37は、それぞ
れ、ピストン・シリンダ30のピストン・ヘッド側チャン
バとピストン・ロッド側チャンバである。また、第３図
において、21は、マシニングセンタの主軸（図示せず）
に取付けられワーク31を加工する例えばドリルやリーマ
のような加工工具である。

第１図及び第２図において、38,38は、同じ構造の油
圧カップリングであり、それぞれはプラグ39とソケット
40から成る。

第４図及び第５図を参照して、各油圧カップリング38
のプラグ39は、パレット15の後面内に前端がこの後面か
ら若干突出するように封止用Ｏリング42aを介して螺着
された段付きプラグ外筒41を有し、それにプラグ流路を
形成する中央孔42が貫通されている。43は、ソケット弁
押入体保持部材で、外周壁が中央孔42の内壁と間隔を置
いて、プラグ39の後端から中央孔42の大略中央部まで挿
入されており、その後端にフランジ部44が形成されてい
る。このフランジ部44に複数個の貫通孔45が円周方向に
等配されて形成されている。

47は、フランジ部44の中央を挿通する棒状のソケット
弁挿入体で、先端に前面が円錐台形で後面が平面のヘッ
ド部48を有し、その後端面に形成された雄ねじ部49にナ
ット50を螺合することにより、前面がパレット15の後面
から若干突出するようになっている。

51は、中央孔42の内周面前方に外周が封止用Ｏリング
51aを介して摺接された環状プラグ弁体で、これを貫通
するソケット弁押入体47の前端部の外径より大きな内径
を有し、両者の間にプラグ流路の一部をなす環状の空間
を形成している。また、プラグ弁体51は、中央孔42内に
配設され第１の付勢手段を成す圧縮コイルばね52によっ
て常時前方へ付勢され、プラグ39がソケット40に接続さ
れていない場合は、前方内縁部に設けられた断面Ｌ字形
の環状の封止部材53を介して前面がヘッド48の平坦な後
面に押圧されて、プラグ39内の流路即ち中央穴42を閉成
している。

油圧カップリング38のソケット40は、円筒形のソケッ
ト外筒54を有する。そして、このソケット外筒54は、そ
の前端に内向きのフランジ部54aが形成され、後端部で
支持軸２のフランジ部７の外端面内に螺合固定されてい
る。

55は段付き筒状プラグ弁押入体で、後方の増径された
環状固定部56と、その中央部から前方へ突出し前端に内
向きのフランジ部57aを有する筒状のプラグ弁押入部57
より成る。環状固定部56はその外周でソケット外筒54の
内周後方部に螺合固定されている。58、環状固定部56の
後端と支持軸２のフランジ部７との間を封止するための
Ｏリングである。

ソケット外筒54とプラグ弁押入部57との間の筒状空間
に外周面がソケット外筒54の内周面に摺接しかつ内周面
が封止用のＯリング59を介してプラグ弁押入部57の外周
面に摺接する環状のスライダ60が設けられ、固定部56と
スライダ60の間に配設された一連の皿ばね61,…により
常時前方に付勢されており、プラグ39とソケット40の非
結合時には、その前端部に形成された肩部60aがソケッ
ト外筒54のフランジ部54aに圧接されるようになってい
る。上記非結合時にはスライダ60の前面がフランジ部54
aから若干突出するように設けられており、このスライ
ダ60の前面が、プラグ外筒41の前面に圧接した時に外筒
41とスライダ60の前面との間を封止するＯリング62が埋
設されている。

プラグ弁押入体55内にソケット流路を形成する中央孔
63が形成され、これに円筒形のソケット弁体64が摺動可
能に挿入されている。このソケット弁体64の外周には、
全長にわたって軸方向に延びる複数の長溝65が形成され
ている。

66は、中央孔63の後部に、固定部56に固定された環状
のばね受け67とソケット弁体64との間に設けられた第２
の付勢手段を成す圧縮コイルばねで、常時、ソケット弁
体64を前方へ付勢し、プラグ39とソケット40との非結合
時には、ソケット弁体64の前端外縁部に設けられた断面
Ｌ字形の環状封止部材68を介してこのソケット弁体64の
前端外縁部を保持部57のフランジ部57aに圧接させ、ソ
ケット流路即ち中央穴63を閉成する。

第１図において、油圧カップリング38,38の一方（図
中上方のもの）は、そのプラグ39の後側ポート39aがパ
レット15及び治具14内に回転された管路69を介して治具
14に設けられたピストン・シリンダ30のピストン・ロッ
ド側チャンバ37に連通している。また、ソケット40の後
側ポート40aが支持軸２内に形成された管路70とハウジ
ング１及び支持軸２の間に設けられた圧油連通カップリ
ング71を介して、圧油供給源４及びドレーン５に接続さ
れた圧油供給用２方向制御弁72の一方のポートに接続さ
れている。

これに対して、他方の油圧カップリング38（図中下方
のもの）は、そのプラグ39の後側ポート39aがパレット1
5及び治具14内に形成された管路73を介して治具14の各
ピストン・シリンダ30のピストン側ヘッド側チャンバ36
に連通している。また、ソケット40の後側ポート40aが
支持軸２内に形成された管路74とハウジング１及び支持
軸２との間に設けられた圧油連通カップリング75を介し
て、圧油供給用２方向制御弁72の他方のポートに接続さ
れている。

第５図は、プラグ39とソケット40とが結合された時の
状態を示しており、これは次の作動の説明に関連して詳
述する。

次に、本実施例の作用について説明する。ここで、第
１図は、ワーク31を加工終了した直後の状態を示すもの
とする。

この状態で、最初に、２方向弁72により、ワーククラ
ンプ用ピストン．シリンダ30のピストン・ロッド側チャ
ンバ37から圧油を抜き、これと同時にピストン・ヘッド
側チャンバ36に圧油を導入する。そうすると、ピストン
33は上昇し、ピストン・ロッド34と共にクランプ部35も
持ち上げられ、ワーク31が開放されて、ロボット等の自
動搬送装置で次工程ステーションへ搬送される。

その後、前記ロボットにより次のワーク31を取付け部
14a上に設置し、２方向制御弁72を切り換えて、ピスト
ン・ヘッド側チャンバ36から圧油を抜くと共に、ピスト
ン・ロッド側チャンバ37に圧油を供給し、ピストンロッ
ド34を下げ、クランプ部35でワーク31を固定する。

従って、ロット生産の場合、従来のように、ワーク毎
にパレット15を交換する必要がなく、第１図の状態で、
治具14上で加工済のワーク31と次のワークとを交換して
加工を繰り返すことができる。

以上の１ロットの加工が完了した後、２方向制御弁３
を切り換え、ピストン・シリンダ６の後側シリンダ・チ
ャンバ圧油を供給し、作動軸12を前進させる。これによ
って、パレット位置決め用カップリング18が開放され、
パレット15を支持軸２のフランジ部７から離脱させる。
この場合、両方の油圧カップリング38,38は、第４図に
示す閉成状態になるから、カップリング39及びソケット
40が塞がれ、これらのいずれからも油が漏れることがな
い。

次いで、パレット15をパレット・マガジン（図示せ
ず）上の所望の治具が固定されたパレット15と交換して
この新しいパレット15を作動軸12のプレート13に押着
し、制御弁３を切り換えて、圧油をピストン・シリンダ
６の前側シリンダ・チャンバに圧油を導入すると、作動
軸12が後退し、パレット位置決め用カップリング18がロ
ック状態になる。

この状態では、第５図に示すように、プラグ外筒41と
ソケット40のスライダ60の対向面が圧接し、Ｏリング62
によってプラグ39とソケット40との間が封止され、これ
らの間から圧油の漏れが生じないようになる。また、プ
ラグ39のソケット弁押入体47がそのヘッド部48でソケッ
ト弁体64をソケット40内に押し込むと共に、ソケット40
のプラグ弁押入体57がその前面部のフランジ部57aでプ
ラグ弁体51をプラグ39内に押込み、プラグ39とソケット
40との流路同志、即ち、中央孔42,63同志を連通させ
る。

その後、前記ロボット等の自動搬送装置により所望の
加工すべきワーク31を、新たなパレット15に固定された
治具14の取付け部14a上の所定位置に設置し、２方向弁7
2を切り換えて、ピストン・シリンダ30のピストン・ヘ
ッド側チャンバ36から圧油を抜くと共にピストン・ロッ
ド側チャンバ37に圧油を供給し、ピストン・ロッド34を
下げ、クランプ部35でワーク31を治具14の取付け部14a
上に取付け固定する。

また、加工作業のためパレット15の割出しを必要とす
る場合は、パレット位置決め用カップリング18によって
支持軸２のフランジ部７とパレット15とを結合した状態
で、支持軸２用の方向制御弁16を切り換えて、油圧ピス
トン・シリンダ17の後側シリンダ・チャンバに圧油を導
入し、支持軸承２を前進させる。これによって、割出し
及び作動軸位置決め用カップリング８が開放されて、支
持軸２をハウジング１から離脱させる。次いで、電動機
９を回転して支持軸２と共に作動軸12を所望の割出し角
だけ回動させた後、再び支持軸用２の方向制御弁16を切
り換えて、油圧ピストン・シリンダ17の前側シリンダ・
チャンバに圧油を導入し、支持軸２を後退させ、割出し
及び作動軸位置決め用カップリング８を係合させる。こ
れによって、パレット15の必要な割出しが行なわれ、ワ
ーク31に必要な加工が施される。

第６図は、本発明の第２の実施例を示す。本実施例で
は、第１図の実施例においてワーク31を保持するピスト
ン・シリンダ30のピストン・ロッド側チャンバ37に図中
上側の油圧カップリング38を介して圧油供給源４から圧
油を導入する代りに、ピストン・ロッド側チャンバ37内
に圧縮コイルばね22を収容し、常時ピストン33を弾性的
に押下し、ピストン・ヘッド側チャンバ36内に圧油が導
入されていない時は、常にばね22の付勢力によって、ク
ランプ部35がワーク31を保持するようになっている。な
お、本施例の他の部分は、第１の実施例と同じであるか
ら、第６図の対応部分には第１図の場合と同じ参照番号
を付して示し、それらの説明は省略する。

［効果］ 以上の通り、本発明のマシニングセンタのワーククラ
ンプ装置は、パレットに固定された治具にワーククラン
プ用のクランプ部を操作する油圧ピストン・シリンダ及
びピストン押圧手段を設けて成るものであるから、１つ
のパレットが作動軸に取付けられた状態のままで加工位
置でワークの交換を行なうことができ、かつ、ロット生
産に当っては、パレット交換を行なう時間を省くことが
でき、生産性を向上させることができるという効果があ
る。

また、本発明のマシニングセンタのワーククランプ装
置は、油圧カップリングのプラグとソケットとをそれぞ
れパレットの後面内と支持軸の前面内に設けて、パレッ
トと支持軸との間の係脱に応じて圧油の流路の接続及び
遮断を行なうものであるから、パレットが交換のために
支持軸からはずされた時に、パレット及び支持軸の何れ
からも油漏れが生じることがないという効果がある。

加えて、複数のロット生産を行なう場合、パレット・
マガジンに必要加工ロット数だけのパレットを設置すれ
ばよく、また、各パレットには予めワークを取り付ける
必要もなく、準備作業及び加工作業の簡易化及び迅速化
図れるという効果もある。

更にまた、付勢手段としてばねを用いる場合、このば
ねにより、機械的にワークをクランプしているので、油
圧系統に異常が生じても、ワークが外れるなどの事故が
起こらないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のワーククランプ装置の全体をマシニ
ングセンタの関連部分と共に示す概略縦断面図、第２図
は、第１図の内、マシニングセンタの油圧カップリング
を設けた部分の縦断面図、第３図はワークを取り付けた
治具の平面図、第４図は開放状態にある油圧カップリン
グの１実施例の縦断面図、第５図は閉成状態にある第４
図の油圧カップリングの縦断面図、第６図は本発明のワ
ーククランプ装置の他の実施例を第１図と同様に示した
概略断面図である。 １……ハウジング、２……支持軸、４……圧油供給源、
５……ドレーン、12……作動軸、14……治具、22……圧
縮コイルばね、14a……取付け部、15……パレット、30
……ピストン・シリンダ、31……ワーク、32……シリン
ダ、33……ピストン、34……ピストン・ロッド、35……
クランプ部、36……ピストン・ヘッド側チャンバ、37…
…ピストン・ロッド側チャンバ、38……油圧カップリン
グ、39……プラグ、40……ソケット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに支持軸を介して回転可能に支
   持された作動軸と、これの先端に交換可能に保持された
   パレットと、このパレットの前面に固定されたワークク
   ランプ用治具とを有するマシニングセンタにおいて、 前記治具に形成され、ピストン・ロッドにワークを保持
   するクランプ部を設けたピストン・シリンダと、前記パ
   レットの後面内に形成され、前記ピストン・シリンダの
   ピストン・ヘッド側チャンバに接続されるプラグと、パ
   レットの前記後面と対峙する前記支持軸の前面内に設け
   られかつ２方向制御弁の一方のポートを介して圧油供給
   源及びドレーンに接続されるソケットから成り、前記プ
   ラグと前記ソケットの結合時には相互間に流路が形成さ
   れ、離脱時にはそれぞれの流路が遮断される油圧カップ
   リングと、前記クランプ部を前記ワークを押圧する方向
   へピストンを押圧する押圧手段を具備し、前記押圧手段
   は、前記油圧カップリングと同じ構造を有する他の油圧
   カップリングを具備し、そのプラグは、前記パレットの
   後面内に設けられ、前記ピストン・シリンダのピスト
   ン．ロッド側チャンバに接続され、そのソケットは、前
   記ハウジングの前記前面内に設けられ、かつ、前記２方
   向制御弁の他方のポートを介して前記圧油供給源及び前
   記ドレーンに接続されて成るマシニングセンタのワーク
   クランプ装置。