JP3261490B2 - ワーク用クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のワークを上下
方向に間隔をあけた状態でクランプする装置に関し、よ
り具体的にいえば、横形マシニングセンタによって加工
されるワークをクランプするのに好適な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のクランプ装置には、従来では、
特公平2−29454号公報(以下、第１従来技術という)や特
公平2−17299号公報(以下、第２従来技術という)に記載
されたものがある。

【０００３】上記の第１従来技術は、図８の正面図と図
９の模式図に示すように、次のように構成されている。
基台101にセンターブロック104とシリンダブロック105
とを交互に積み重ね、これらの積層体をタイロッド(図
示せず)によって一体に連結する。上記の各シリンダブ
ロック105の中央部分から複数のアーム115を水平向きに
突設し、各アーム115のシリンダ孔129にクランプ用ピス
トン130を挿入する。上下のアーム115・115に間に挿入さ
れたワークＷは、上側のピストン130によって下側のア
ーム115の上面に押圧固定される。符号124はクランプ具
である。上記ピストン130の上側に設けた作動室に対し
ては、切換弁155によって圧油が供給または排出され
る。

【０００４】なお、前記の第２従来技術(特公平2−1729
9号公報)は、基台から上向きに突設した支柱の側面にア
ームを固定した点で上記の第１従来技術と異なるが、基
台に上下方向へ間隔をあけて複数のアームを支持し、ワ
ークを下向きに押圧するクランプ用ピストンを上記の各
アームに設けた点で共通する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では次
の問題がある。図９の模式図に示すように、ワークの加
工ロット等の関係によって下段のアーム115の上面にワ
ークＷを載置しない場合には、中段のアーム115が、上
段のクランプ用ピストン130のクランプ力Ｃによって微
小ではあるが下向きに撓む。このため、その中段のアーム
115の上面に設けた加工基準面Ｓがズレ動いて、ワーク
Ｗの加工精度が低下する。これを防止するためには、上
記の下段のアーム115と中段のアーム115との間にダミー
ブロック等を挿入しておけばよいが、その挿入を忘れた
場合には、上記と同様に、上側のワークＷの加工精度が
低下してしまう。

【０００６】また、一般には、クランプ用ピストン130
のストローク不足を補うため、上記の各アーム115の上
面にはアダプタープレート(又はレベリングプレート)を
着脱自在に固定することが要求される(前記の第２従来
技術である特公平2−17299号公報を参照)。このため、
上記アーム115の上部には、そのアダプタープレートの
位置決め用のキー溝や固定用のネジ穴等を形成する必要
がある。しかし、これらのキー溝やネジ穴等が前記シリ
ンダ孔129などのシリンダ構成要素と干渉しやすいの
で、上記アーム115の加工に手間がかかる。

【０００７】本発明の目的は、ワークの加工精度の低下
を防止することにある。本発明の別の目的は、アームの
加工を容易にすることにある。本発明のさらに別の目的
は、クランプ装置を小形・軽量に造ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１から図５に示すように、ク
ランプ装置を次のように構成したものである。

【０００９】(請求項１の発明)基台１に複数のアーム１
５・１８を上下方向へ間隔をあけた状態で支持し、上記
の各アーム１５・１８に、ワークＷを下向きに押圧する
クランプ用ピストン３０・４６を設けた、ワーク用クラ
ンプ装置において、上記の複数のアーム１５・１８のう
ちの下側に位置するアーム１５に上側から対面すると共
に上記ワークＷを下側から受け止める基準プレート６
を、上記の基台１に支持し、その基準プレート６を上向
きに押圧するバックアップ用ピストン３１を、上記の下
側に位置するアーム１５に設けたものである。

【００１０】なお、この構成においては、上記の基台１
と下側のアーム１５と基準プレート６と上側のアーム１
８とを下から順に積層してタイロッド等の締結具によっ
て一体に固定する場合と、上記の基台から上向きに突設
した支柱の側面にアームと基準プレートとを固定する場
合とが考えられる。また、アンクランプ状態において
は、上記の基準プレート６の下面と上記アーム１５の上
面とを隙間無しに接当させておくことが異物の侵入を防
止するうえで好ましいが、これら両者６・１５の間に予
め微小隙間をあけておいても差し支えない。

【００１１】(請求項２の発明)上記の請求項１の構成に
おいて、前記クランプ用ピストン３０と前記バックアッ
プ用ピストン３１とをほぼ同径に形成するとともに前記
アーム１５の下部と上部とに直列状に設けたものであ
る。

【００１２】(請求項３の発明)上記の請求項２の構成に
おいて、前記クランプ用ピストン３０と前記バックアッ
プ用ピストン３１とを上下に接当可能に構成したもので
ある。

【００１３】

【作用】本発明は、例えば図１と図５に示すように、次
のように作用する。図示のようにワークＷが下段側に載
置されてない場合において、クランプ装置をクランプ駆
動すると、クランプ用ピストン３０・４６が下向きに駆
動されるとともバックアップ用ピストン３１が上向きに
駆動される。すると、上記の基準プレート６は、上記バ
ックアップ用ピストン３１のバックアップ力Ｂと上側の
クランプ用ピストン４６のクランプ力Ｃとの上下方向の
力の釣り合いによって撓むことが防止され、初期の姿勢
に保たれる。このため、ワークＷの加工精度の低下を防
止できる。

【００１４】上記のクランプ用ピストン３０のストロー
ク不足を補う等のためにワークＷの下側にアダプタープ
レート２６を設ける場合には、そのアダプタープレート
２６は、キー６１やボルト６３等によって上記の基準プ
レート６に着脱自在に固定される。従って、アーム１５
には、これらキー６１用の溝５９やボルト６３用のネジ
穴６４等を形成する必要がない。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。 (請求項１の発明)下段のワークが挿入されてない場合で
あっても、バックアップ用ピストンのバックアップ力と
上側のクランプ用ピストンのクランプ力との力の釣り合
いによって基準プレートが撓むことを防止できるので、
ワークの加工精度の低下を防止できる。

【００１６】ワークの載置高さを調節するアダプタープ
レートを設ける場合において、そのアダプタープレート
は、上記の基準プレートの上面に固定すればよく、アー
ムに固定する必要がない。このため、上記アームは、ア
ダプタープレートの着脱固定用のキー溝やネジ穴等の着
脱手段を加工する必要がなくなる。従って、その着脱手
段がシリンダ孔等のシリンダ構成要素と干渉することが
無くなって、上記アームの加工が容易になる。

【００１７】さらに、上記の基準プレートは、アームと
は別体に造られることから、そのアームとは無関係に材
質を選択できるうえ熱処理等の硬化処理も可能となる。
このため、基準プレートの上面に形成した加工基準面の
寿命が長くなる。ちなみに、前記の従来技術(図８と図
９参照)では、アーム115は、熱処理等の硬化処理した後
ではシリンダ孔129や圧油給排路等の加工が非常に困難
になるので、その硬化処理を施せないのが現実である。
このため、そのアーム115の上面の加工基準面Ｓの寿命
が短い。

【００１８】(請求項２の発明)前記クランプ用ピストン
と前記バックアップ用ピストンとをほぼ同径に形成する
とともに前記アームの下部と上部とに直列状に設けたの
で、上記の２種類のピストンの干渉を防止することとク
ランプ用ピストンの水平方向の設置ピッチを小さくする
こととを両立できる。このため、アームの水平方向の突
出寸法を小さくしてクランプ装置を小形・軽量に造れ
る。

【００１９】(請求項３の発明)上記クランプ用ピストン
とバックアップ用ピストンとを上下方向に接当可能に構
成することにより、これら２のピストンの隔壁を省略で
きるので、その分だけアームの高さ寸法を小さくでき
る。これにより、クランプ装置をさらに小形・軽量に造
れる。そのうえ、上記２つのピストンを１つのシリンダ
孔に収容できるので、流体圧シリンダの加工も容易にな
る。

【００２０】

【実施例】図１から図５は、本発明のクランプ装置の一
実施例を示している。図１はクランプ状態の要部拡大図
である。図２は上記クランプ装置の正面図、図３は平面
図である。図４は、上記クランプ装置のアンクランプ状
態の要部縦断面図である。図５は、前記の図１に示すク
ランプ状態の模式図である。

【００２１】まず、上記の図２と図３とによって２段形
クランプ装置の構成を説明する。このクランプ装置は、
１段について４つのワークＷを上下２段に固定可能にし
たものであって、そのワーク固定状態で横形マシニング
センタの加工部所へ供給される。上記クランプ装置の基
台１は、平面視で正方形状のベースプレート２と、その
ベースプレート２の上面に載置した下ブロック３とによ
って構成される。上記の基台１の上面に、下側のセンタ
ーブロック４と下側のシリンダブロック５と基準プレー
ト６と上側のセンターブロック７と上側のシリンダブロ
ック８とが、キー又はピン(いずれも図示せず)によって
相互に位置決めした状態で下から順に載置される。これ
らの基台１とセンターブロック４・７とシリンダブロッ
ク５・８と基準プレート６とからなる積層体が、４本の
タイロッド９及びナット１０によって一体に連結され
る。符号１１はメネジ孔である。

【００２２】上記の上側のシリンダブロック８は、平面
視で＋字状に形成されており、平面視で正方形状の中央
部分１７と、その中央部分１７の短辺部から横向きに突
設した４つのアーム１８とを備える。下側のシリンダブ
ロック５も、ほぼ同様に構成されており、平面視で八角
形状の中央部分１４と、その中央部分１４の短辺部から
横向きに突設した４つのアーム１５とを備える。前記の
下ブロック３および基準プレート６も、平面視でほぼ＋
字状に形成されており、それぞれ、４つの突出部分３ａ
・６ａを備える。また、前記センターブロック４・７
は、同上シリンダブロック５・８の中央部分１４・１７と
平面視でほぼ同じ形状に構成されている。

【００２３】上記の下側のアーム１５に２つの油圧シリ
ンダ２０が設けられるとともに、上側のアーム１８に２
つの別の油圧シリンダ２１が設けられる。これら上下の
油圧シリンダ２０・２１がほぼ同軸上に配置される。上
記の下側の油圧シリンダ２０のクランプ具２３によって
下側のワークＷが下ブロック３に押圧固定され、上記の
上側の油圧シリンダ２１のクランプ具２４によって上側
のワークＷが基準プレート６に押圧固定される。上記の
下ブロック３の上面と上記の基準プレート６の上面に
は、それぞれ、４枚の高さ調節用のアダプタープレート
２６が固定されている。

【００２４】上記の各油圧シリンダ２０・２１の具体的
な構成を図１と図４によって説明する。その下側の油圧
シリンダ２０は次のように構成される。下側のシリンダ
ブロック５にシリンダバレル２８が油密状にネジ止め固
定される。そのシリンダバレル２８のシリンダ孔２９に
クランプ用ピストン３０が油密状に挿入されるととも
に、そのクランプ用ピストン３０の上側にバックアップ
用ピストン３１が油密状に挿入される。これら２つのピ
ストン３０・３１は同径に形成されており、上下に接当
可能とされる。上記の両ピストン３０・３１の間に作動
室３２が形成される。符号３３はバネ室で、符号３４は
復帰バネである。

【００２５】上記クランプ用ピストン３０から下向きに
突設したピストンロッド３６の下部に前記クランプ具２
３が球継手３７を介して揺動自在に支持される。符号３
８は止め輪、符号３９は姿勢保持用バネ、符号４０は呼
吸孔である。上記の呼吸孔４０に螺合した溝付きオネジ
４１によって、上記の姿勢保持用バネ３９の上側移動が
阻止されるとともに、塵埃等の異物が前記クランプ具２
３の外側空間から前記シリンダ孔２９内へ侵入すること
が阻止される。

【００２６】前記の上側の油圧シリンダ２１は次のよう
に構成される。上側のシリンダブロック８にシリンダバ
レル４４がネジ止め固定され、そのシリンダバレル４４
のシリンダ孔４５にクランプ用ピストン４６が挿入され
る。符号４７は作動室、符号４８はバネ室、符号４９は
復帰バネで、符号５０はピストンロッドである。そのピ
ストンロッド５０の下部に前記クランプ具２４が揺動自
在に支持される。上記クランプ用ピストン４６は、前記
の下側のクランプ用ピストン３０と同径に形成されてい
る。

【００２７】上記の各作動室３２・４７が水平油路５１
・５２と垂直油路５３とを順に経て圧油給排口５４に連
通される。その圧油給排口５４に、圧油給排用の切換弁
５５(図２参照)が固定される。上記の垂直油路５３の３
つの接続部分にはそれぞれＯリング５６が嵌着されてい
る。

【００２８】前記アダプタープレート２６は次のように
前記の基準プレート６に固定されている。上記の基準プ
レート６の上面に形成したキー溝５９と上記アダプター
プレート２６の下面に形成したキー溝６０とに位置決め
用キー６１が挿入される。符号６２は位置決め用ピンで
ある。上記アダプタープレート２６は、上記キー６１と
ピン６２とによって位置決めされた後、複数のボルト６
３によって上記基準プレート６のネジ穴６４に固定され
る。そのアダプタープレート２６の上面の所定位置に前
記ワークＷが載置される。なお、そのワークＷを位置決
めする手段は図示を省略してある。

【００２９】上記クランプ装置は、同上の図１と図５の
模式図に示すように、次のように作動する。ワークＷ
は、上側のアダプタープレート２６には載置されている
が下側のアダプター２６には載置されてない。この状態
で圧油給排口５４から作動室３２・４７へ圧油を供給す
る。すると、クランプ用ピストン３０・４６が下向きに
駆動されるとともバックアップ用ピストン３１が上向き
に駆動される。図中の矢印Ｃはクランプ力を示し、矢印
Ｂはバックアップ力を示している。

【００３０】この場合、上側のアーム１８は、上記クラ
ンプ力Ｃの反力によって上向きに撓まされ、下側のアー
ム１５は、上記バックアップ力Ｂの反力によって下向き
に撓まされる。しかし、前記の基準プレート６は、上側
のクランプ力Ｃとバックアップ力Ｂとの上下方向の力の
釣り合いによって、撓むことが防止され、初期の水平姿
勢に保たれる。その結果、前記アダプタープレート２６
の上面も水平姿勢に保たれ、ワークＷの加工精度の低下
を防止できる。

【００３１】なお、上側のアダプタープレート２６にワ
ークＷを載置するとともに下側のアダプタープレート２
６にもワークＷを載置した場合には、上側のアーム１８
が上向きに撓むだけであり、下側のアーム１５と基準プ
レート６とは水平姿勢に保たれる。

【００３２】上記の実施例は次の長所が得られる。アダ
プタープレート２６は、上記の基準プレート６の上面に
着脱自在に固定すればよく、アーム１５に固定する必要
がない。このため、上記アーム１５は、アダプタープレ
ート２６の着脱固定用のキー溝６０やネジ穴６４等を加
工する必要がなくなり、加工が容易になる。さらに、上
記の基準プレート６は、アーム１５とは別体に造られる
ことから、そのアーム１５とは無関係に材質を選択でき
るうえ熱処理等の硬化処理も可能となる。このため、加工
基準面Ｓの寿命が長くなる。

【００３３】前記クランプ用ピストン３０と前記バック
アップ用ピストン３１とをほぼ同径に形成するとともに
前記アーム１５の下部と上部とに直列状に設けたので、
上記の２種類のピストン３０・３１の干渉を防止するこ
ととクランプ用ピストン３０の水平方向の設置ピッチを
小さくすることとを両立できる。このため、アーム１５
の水平方向の突出寸法を小さくできる。さらに、上記の
２種類のピストン３０・３１を上下方向に接当可能に構
成することにより、上下の隔壁を省略できるので、その
分だけアーム１５の高さ寸法を小さくできる。その結
果、クランプ装置を小形・軽量に造れる。そのうえ、上
記２つのピストン３０・３１を１つのシリンダ孔２９に
収容できるので、油圧シリンダ２０の加工も容易にな
る。

【００３４】図６と図７とは、それぞれ、変形例を示
し、前記の図４に相当する図である。これらの変形例に
おいては、上記の実施例と同じ構成の要素には原則とし
て同一の符号を付けて説明する。

【００３５】図６の第１変形例では、下側の油圧シリン
ダ２０にクランプ用シリンダ孔７０とバックアップ用シ
リンダ孔７１とを設けて、これら両孔７０・７１を連通
孔７２によって接続したものである。符号７３はクラン
プ用シリンダバレルで、符号７４はバックアップ用シリ
ンダバレルである。

【００３６】図７の第２変形例は、上記の第１変形例の
油圧シリンダ２０のクランプ用ピストンを３０を複動式
に構成したものである。即ち、クランプ用ピストン３０
の上側にクランプ用作動室７７が形成されるとともに下
側にアンクランプ用作動室７８が形成される。符号７９
はクランプ用給排路で、符号８０はアンクランプ用給排
路である。

【００３７】上記の実施例や変形例は次のように変更可
能である。基準プレート６の突出部分６ａとアーム１５
との間には予め隙間をあけておいてもよいが、実施例で
示したように隙間無しに形成することにより、上記の基
準プレート６とアーム１５との間に切削屑や塵埃等が侵
入することを阻止できる。シリンダブロック５・８の上
下方向の段数は、上記の実施例では２段で示したが、３
段以上であってもよい。アーム１５・１８は、１段につ
いて４本設けると説明したが、１本もしくは２本又は３
本以上設けてもよい。

【００３８】クランプ装置の作動流体は、圧油に代え
て、他の種類の液体や圧縮空気等の気体であってもよ
い。センターブロック４とシリンダブロック５と基準プ
レート６とを基台１に順に積み重ねることに代えて、上
記の基台１から支柱を上向きに突設して、その支柱の側
面にシリンダブロックと基準プレートとをボルト等の締
結具によって固定してもよい。この場合には、種々の大
きさのワークをクランプできるようにするために、上記
シリンダブロックと上記の基準プレートとを支柱に対し
て高さ調節自在に固定可能にすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ装置の一実施例を示し、
クランプ状態の要部拡大図である。

【図２】上記クランプ装置の正面図である。

【図３】上記クランプ装置の平面図である。

【図４】上記クランプ装置のアンクランプ状態の要部縦
断面図である。

【図５】前記の図１に示すクランプ状態の模式図であ
る。

【図６】本発明の第１変形例を示し、前記の図４に相当
する図である。

【図７】本発明の第２変形例を示し、前記の図４に相当
する図である。

【図８】従来例のクランプ装置の正面図である。

【図９】その従来例のクランプ装置のクランプ状態の模
式図である。

【符号の説明】

１…基台、６…基準プレート、１５・１８…アーム、３
０・４６…クランプ用ピストン、３１…バックアップ用
ピストン、Ｗ…ワーク。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台(１)に複数のアーム(１５)(１８)を
   上下方向へ間隔をあけた状態で支持し、上記の各アーム
   (１５)(１８)に、ワーク(Ｗ)を下向きに押圧するクラン
   プ用ピストン(３０)(４６)を設けた、ワーク用クランプ
   装置において、上記の複数のアーム(１５)(１８)のうち
   の下側に位置するアーム(１５)に上側から対面すると共
   に上記ワーク(Ｗ)を下側から受け止める基準プレート
   (６)を、上記の基台(１)に支持し、 その基準プレート(６)を上向きに押圧するバックアップ
   用ピストン(３１)を、上記の下側に位置するアーム(１
   ５)に設けた、ことを特徴とするワーク用クランプ装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したワーク用クランプ装
   置において、 前記クランプ用ピストン(３０)と前記バックアップ用ピ
   ストン(３１)とを、ほぼ同径に形成するとともに前記ア
   ーム(１５)の下部と上部とに直列状に設けた、ことを特
   徴とするワーク用クランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載したワーク用クランプ装
   置において、 前記クランプ用ピストン(３０)と前記バックアップ用ピ
   ストン(３１)とを上下に接当可能に構成した、ことを特
   徴とするワーク用クランプ装置。