JP3285062B2 - 工作物クランプ装置 - 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、工作物クランプ装
置、特に工作機械における工作物クランプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術における工作物クランプ装置
は、実開昭６３−１６６３３１号公報に示されているよ
うに、先端にクランパを取り付けたガイドロッドが摺動
自在に支持部材に支持され、ガイドロッドを横に貫通す
るように楔孔が穿設され、その楔孔に楔が挿入され、楔
とガイドロッドとの夫れ夫れにバネ力が付勢されてクラ
ンプユニットが形成され、パレット上に旋盤の主軸の軸
心に合わせて芯出し棒が立設され、芯出し棒に支持され
た工作物のクランプ位置に合わせてクランプユニットが
パレット上に固定され、パレットの裏側に旋盤のロッド
によって係止される固定フランジが設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】工作物が多種類に亘る
場合、工作物の種類によって支持面と締め付け金との位
置、即ちクランプ位置が変わる。しかし、上記の従来の
技術におけるクランプ装置は、同種の工作物の形状誤差
の範囲程度で、しかも上下方向のクランプ位置の変位に
対応し得るのみであるので、工作物が多種類に亘り、工
作物の種類によってクランプ位置が水平面方向に変位す
る場合には対応し得ない。この発明は、装着箇所が一定
であっても、工作物に対する支持面と締め付け金との位
置が水平面方向に可変で、多種類の工作物に対応し得る
工作物クランプ装置を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の工作物クラン
プ装置は、基準軸線回りに回転自在に基台に設けられた
回転部材と、基準軸線に対して偏心した回転部材の偏心
軸線回りに回転自在に、且つ偏心軸線方向に変位自在に
回転部材に設けられ、工作物を支承する基準シートが形
成されたシート基台と、シート基台と独立して偏心軸線
方向に変位自在に、且つシート基台と一体的に偏心軸線
回りに回転自在に前記回転部材に設けられ、工作物を押
圧するクランプ部材と、回転部材を回転駆動する駆動手
段と、シート基台及びクランプ部材を回転部材の回転と
同期して回転駆動する駆動手段と、シート基台とクラン
プ部材とを偏心軸線に沿って相対的に反対方向に駆動す
る駆動手段とから構成されている。

【０００５】

【作用】先ず、工作物の形状・寸法に対応するクランプ
位置の調整を行う。それには、駆動手段で、回転部材を
基準軸線回りに回転駆動すると、シート基台とクランプ
部材とは、共に基準軸線を中心とし、偏心軸線の偏心量
を半径とした円周を軌跡とした範囲内で適宜変位され
る。そのとき、シート基台とクランプ部材とは、同期駆
動装置により常に基台において同一方向な指向する。従
って、偏心円周上の変位に拘らず工作物に対する向きは
変わらない。

【０００６】そして、クランプ部材は、所定位置におけ
る基準シートに対して、軸線方向に離れている位置にあ
るようになっている。そこで、載置台に載置固定された
工作物の加工部を安定固締するべく、その固締部を間に
して基準シートとクランプ部材とが対向する位置になる
ように駆動手段で、上記のように回転部材を基準軸線回
りに回転駆動する。その時、上記のようにシート基台と
クランプ部材とは、工作物に対する向きは変わらない。

【０００７】クランプ部材と基準シートとが工作物の固
締部を挟む位置になると、駆動手段でクランプ部材を軸
線方向に変位し、工作物の固締部を押圧すると共に、そ
れに応じて基準シートも工作物の固締部に対して前進す
る。その結果、工作物の固締部は、クランプ部材と基準
シートとにより挟まれ把持される。

【０００８】工作物を取外す場合には、各駆動手段の逆
転を行う。すると上記の固締作動と逆に、クランプ部材
及び基準シートは、工作物の固締部から軸線方向に離
れ、それから回転部材を基準軸線回りの回転駆動により
工作物の固締部から適量外れた位置にして、工作物を解
放する。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例における工作物クランプ装
置を図面に従って説明する。工作物クランプ装置Ａは、
図１に示すように旋回駆動装置Ｂを具備している。図２
に示すように工作物クランプ装置Ａは、工作物載置台３
が設けられた基台１の一部に形成された中空ハウジング
２に設けられている。中空ハウジング２に形成された縦
軸線の円筒孔４には、回転円筒体６が基準軸線Ｏ1 回り
に回転自在に嵌装され、この回転円筒体６には、縦軸線
方向に有底の偏心穴５が基準軸線Ｏ1 より偏心した偏心
軸線Ｏ2 を中心として形成されている。回転円筒体６の
上端面は、中空ハウジング２の上面に固着された環状の
蓋体７で押さえられている。

【００１０】回転円筒体６の上端部に形成されたフラン
ジ部６ａは、円筒孔４の段部と円筒孔４の開口部に嵌着
された蓋体７の外周円筒部７ａとにより挟まれており、
回転円筒体６は上下方向に規制されている。偏心穴５の
開口部は、段付きの大径部５ａとなっており、蓋体７の
内周円筒部７ｂが上方から大径部５ａ内に嵌り込み、固
定楔部８ａとなる内周円筒部７ｂの下端と大径部５ａの
段部との間には、上部に可動楔部８ｂが形成された環状
の可動楔部材８が上下に滑動自在に嵌装され、蓋体７の
内周円筒部７ｂと可動楔部材８との内周面は、偏心穴５
の内周面と同一円周面となり、偏心穴５の延長部となっ
ている。そして、固定楔部８ａと可動楔部８ｂとは、互
に係合して楔作用をする。

【００１１】回転円筒体６（蓋体７の内周円筒部７ｂ及
び可動楔部材８を含む）の偏心穴５には、蓋体７の上面
より多少突出した円筒体９が嵌装されている。円筒体９
には、上面に開口しシリンダ穴１１が上部に形成され、
下面に開口したスプライン穴１２が下部に形成され、同
軸線関係にあるシリンダ穴１１とスプライン穴１２とは
軸孔１３で連通している。スプライン穴１２内には、軸
孔１３と同心同径の中心孔をもつスプラインスリーブ１
７がスプライン結合で嵌挿され、スプラインスリーブ１
７の下端部は、偏心穴５の底部を貫通し回転円筒体６の
下面から突出し、偏心穴５の底部では転がり軸受１８を
介して回転自在に支承されている。

【００１２】円筒体９の上端面には、基準シート台１４
が固着されており、シリンダ穴１１と基準シート台１４
の下面とによりシリンダが形成されている。シリンダ穴
１１内にはピストン１５が嵌装され、ピストン１５から
下方に伸びた回転棒１６は、軸孔１３及びスプラインス
リーブ１７の中心孔に上下に滑動自在に滑合している。

【００１３】ピストン１５から上方に伸びたクランプ腕
２０の基部２０ａは、四角形断面で基準シート台１４を
貫通して、基準シート台１４に対し上下方向には滑動自
在に、且つ回転方向には一体となっている。基部２０ａ
から上方に突出したクランプ腕２０の先端部は、半径方
向に伸びて、基準シート台１４の上面外周部に形成され
た基準シート１４ａに対向するクランプ爪部２０ｂとな
っている。基準シート台１４に対しては、その上昇範囲
を規制するストッパ２１が蓋体７上に設けられている。

【００１４】円筒体９には、シリンダ穴１１の上端部及
び下端部に開口した通路２２ａ，２２ｂが形成されてい
る。そして、回転円筒体６には、円筒体９の通路２２
ａ，２２ｂが可動範囲で連通する内周面の油溝２３ａ，
２３ｂ及び油溝２３ａ，２３ｂに開口した通路２４ａ，
２４ｂが形成されていると共に、可動楔部材８の上方位
置の大径部５ａ内周面及び段部に開口した通路２５ａ，
２５ｂが形成されている。中空ハウジング２には、回転
円筒体６の回転を錠止する錠止油圧シリンダ２６が半径
方向に設けられている。即ち、錠止油圧シリンダ２６の
ピストン２６ａは、油圧により進退され、前進において
回転円筒体６の外周面を押圧して錠止し、後退において
回転円筒体６を回転自在に解放するようになっている。

【００１５】回転円筒体６の下端部には、ウォームホイ
ール２７と第１歯車２８とが同軸線関係で取り付けられ
ており、回転円筒体６の下面から突出したスプラインス
リーブ１７の下端部には、半径方向に伸びる回動腕２９
の基部が固着されている。（図１参照）図１及び図３に
示すように、基台１の内部には、第１歯車２８に噛み合
う第１中間歯車３０及び別の第２中間歯車３１が同軸に
一体となって回転自在に設けられ、更に第２中間歯車３
１に噛み合う第２歯車３２が回転自在に設けられてい
る。第２歯車３２に偏心位置に植設された偏心ピン３３
の先端部は、回動腕２９先端部に回転自在に軸支されて
いる。

【００１６】ウォームホイール２７に噛み合うウォーム
３４に取り付けられ、回転自在に支持された駆動軸３５
は基台１から突出し、その先端には軸継手部材３６が取
り付けられている。図１に示すように、工作物クランプ
装置Ａに具備された旋回駆動装置Ｂは、基台１上に設置
されており、旋回駆動装置Ｂのハウジング４０は、工作
物クランプ装置Ａの駆動軸３５に平行な案内レール４１
に案内されて前進後退自在に設けられ、前進後退用の油
圧シリンダ４２のピイトン棒４２ａがハウジング４０に
結合されている。

【００１７】ハウジング４０には、サーボモータ４３が
装着されていると共に中空軸４４が工作物クランプ装置
Ａの駆動軸３５と同軸線関係に転がり軸受４５を介して
回転自在に設けられている。そして、中空軸４４は、サ
ーボモータ４３のモータ軸と結合され、回転駆動される
ようになっている。中空軸４４の先端に進退自在に嵌挿
され、工作物クランプ装置Ａの駆動軸３５の軸継手部材
３６に係合自在の軸継手部材４６は、中空軸４４内の圧
縮コイルばね４７により前進方向に弾性的に押圧されて
いる。

【００１８】上記の工作物クランプ装置の操作・作用に
ついて述べる。図４に示すように、工作物載置台３に載
置された工作物Ｗは、適宜設置されているクランプ装置
Ｃにより固締されている。そして、工作物Ｗの一部に例
えばドリル加工を施すに際して、その加工部分を安定さ
せるため、図１及び図２に示す工作物クランプ装置Ａに
より加工部分に対しナチュラルクランプを行う。（図
１、図２及び図４参照）

【００１９】先ず、工作物クランプ装置Ａの基準シート
１４ａを固締するべき工作物Ｗの形状・寸法に応じて加
工部分の真下に位置決めする。それには、錠止油圧シリ
ンダ２６に対し、油圧回路の切換え、ピストン２６ａを
後退させ、回転円筒体６の錠止を解放する。

【００２０】次に、旋回駆動装置Ｂにおいて、油圧シリ
ンダ４２に対し、油圧回路が切換えられ、ピストン４２
ａが後退させると、ハウジング４０は、案内レール４１
に案内されて前進し、共に前進する軸継手部材４５は、
工作物クランプ装置Ａ側の軸継手部材３６と圧縮コイル
ばね４７のばね力をもって弾性的に結合する。この結合
は、工作物クランプ装置Ａ側の回転停止に際し、旋回駆
動装置Ｂにおいて、軸継手部材４５は、圧縮コイルばね
４７を圧縮して後退し、軸継手部材３６との係合から離
脱する。

【００２１】そこで、サーボモータ４３を所定の回転数
だけ制御駆動すると、中空軸４４、軸継手部材４５，３
６及び駆動軸３５を介してウオーム３４が所定回転数回
転する。従って、ウォームホイール２７、即ち回転円筒
体６が所定回転角だけ回転するので、円筒体９、即ち基
準シート台１４は、回転円筒体６の中心軸線回りに偏心
量を半径として所定旋回角だけ旋回し、所定の位置に変
位する。

【００２２】その際、ウォームホイール２７と共に第１
歯車２８が回転し、第１中間歯車３０及び第２中間歯車
３１を介して第２歯車３２が所定の歯数比で所定角だけ
回転するので、偏心ピン３３は、第２歯車３２の中心軸
線回りに偏心量を半径として所定旋回角だけ旋回する。
すると、回動腕２９は、円筒体９の中心軸線回りに所定
回動角だけ回動し、スプラインスリーブ１７が回転円筒
体６の回転角を相殺するように所定回転角だけ回転す
る。

【００２３】すると、スプラインスリーブ１７及びスプ
ライン穴１２を介して円筒体９、即ち基準シート台１４
が回転し、クランプ腕２０は、基部２０ａにて基準シー
ト１４と一体的に固定されているので、基準シート１４
とクランプ腕２０とは、一体的に所定回転角だけ回転す
る。従って、基準シート１４ａ及びクランプ爪部２０ｂ
は、基準シート台１４の前記の所定角の公転旋回による
方向の変化を基準シート台１４の自転で相殺して常に同
一方向に維持される。かくして、基準シート１４ａ及び
クランプ爪部２０は、固締するべき工作物Ｗの加工部分
を間に上下に対向する位置に位決めされる。そこで、錠
止油圧シリンダ２６に対し油圧回路が切換えられること
により、ピストン２６ａが前進し、回転円筒体６が中空
ハウジング２に対し錠止される。

【００２４】次に、通路２５ａが外部の供給源に、通路
２５ｂが油槽に夫々連通されると、偏心穴５の大径部５
ａにおいて、圧油が可動楔部材８の上側に供給されると
共に下側から排出されるので、圧油により可動楔部材８
が押下げられ、固定楔部８ａと可動楔部８ｂとの係合が
解放され、円筒体９は、偏心穴５内で上下自在になる。

【００２５】そこで、通路２４ａが外部の供給源に、通
路２４ｂが油槽に夫々連通されると、油溝２３ａ及び通
路２２ａを介してシリンダ穴１１の上部に圧油が流入す
ると共に、シリンダ穴１１の下部から圧油が通路２２ｂ
及び油溝２３ｂを介して排出されるので、圧油によりピ
ストン１５が押下げられる。従って、クランプ腕２０は
下降し、クランプ爪部２０ｂは、工作物Ｗに接触し下降
が抑止され、次いで、円筒体９、即ち基準シート台１４
が上昇する。そして、工作物Ｗの加工箇所は、基準シー
ト１４ａとクランプ爪部２０ｂとで上下に挟まれて把持
される。

【００２６】次に、通路２５ｂが外部の供給源に、通路
２５ａが油槽に夫々連通され、偏心穴５の大径部５ａに
おいて、圧油が可動楔部材８の下側に供給されると共に
上側から排出されるので、圧油により可動楔部材８が押
上げられ、固定楔部８ａと可動楔部８ｂとが係合し、円
筒体９は固定されると共に、シリンダ穴１１に対する圧
油の供給・排出も停止する。かくして、工作物Ｗの加工
箇所は、基準シート１４ａとクランプ爪部２０ｂとによ
りナチュラルクランプされ、適宜の加工が行われる。加
工完了後は、上記の作用が逆順に行われ、工作物Ｗは工
作物載置台３から取り外される。

【００２７】

【発明の効果】この発明の工作物クランプ装置によれ
ば、工作物の種類によって支持面と締め付け金との位置
が変わる場合に、工作物クランプ装置の装着箇所が一定
であっても、工作物に対する支持面と締め付け金との位
置が可変である。

【００２８】従って、種々の工作物に対応するべく、工
作物の固定範囲が広くなっているにも拘らず大形とはな
らない。更に、多種類の工作物に対応するのに、装着箇
所を変更する必要もないので、作業効率がよい上、装着
箇所が一定であっても、多種の工作物クランプ装置を用
意し、交換装着するという必要もないので、作業効率の
改善に加え、コストダウンにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例における旋回駆動装置付き工
作物クランプ装置の概略を示す部分断面斜視図である。

【図２】この発明の実施例における工作物クランプ装置
の部分断面図である。

【図３】この発明の実施例における工作物クランプ装置
の同期回転駆動機構の断面図である。

【図４】この発明の実施例における工作物クランプ装置
の平面図である。

【符号の説明】

Ａ 工作物クランプ装置 Ｂ 旋回駆動装置 １ 基台 ２ 中空ハウジン
グ ３ 工作物載置台 ４ 円筒孔 ５ 偏心穴 ５ａ 大径部 ６ 回転円筒体（回転部材） ６ａ フランジ部 ７ 蓋体 ７ａ 外周円筒部 ７ｂ 内周円筒部 ８ 可動楔部材８ ８ａ 固定楔 ８ｂ 可動楔部 ９ 円筒体 １１ シリンダ穴 １２ スプライン穴 １３ 軸孔 １４ 基準シート台 １４ａ 基準シー
ト １５ ピストン １６ 回転棒 １７ スプラインスリーブ １８，４５ 転が
り軸受 ２０ クランプ腕 ２０ａ 基部 ２０ｂ クランプ爪部 ２１ ストッパ ２２ａ，２２ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂ 通
路 ２３ａ，２３ｂ 油溝 ２６ 錠止油圧シ
リンダ ２６ａ ピストン ２７ ウォームホ
イール ２８ 第１歯車 ２９ 回動腕 ３０ 第１中間歯車 ３１ 第２中間歯
車 ３２ 第２歯車 ３３ 偏心ピン ３４ ウォーム ３５ 駆動軸 ３６，４６ 軸継手部材 ４０ ハウジング ４１ 案内レール ４２ 油圧シリン
ダ ４２ａ ピストン棒 ４３ サーボモー
タ ４４ 中空軸 ４７ 圧縮コイル
ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舞田 文男 東京都台東区柳橋１丁目11番11号 株式 会社豊技研内 (72)発明者 杉浦 務 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 柴田 拓男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 太田 宏之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 実開 平４−13230（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/06 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準軸線回りに回転自在に基台に設けら
   れた回転部材と、 回転部材の基準軸線に対して偏心した偏心軸線回りに回
   転自在に、且つ偏心軸線方向に変位自在に回転部材に設
   けられ、工作物を支承する基準シートが形成されたシー
   ト基台と、 シート基台と独立して偏心軸線方向に変位自在に、且つ
   シート基台と一体的に偏心軸線回りに回転自在に前記回
   転部材に設けられ、工作物を押圧するクランプ部材と、 回転部材を回転駆動する駆動手段と、 シート基台及びクランプ部材を回転部材の回転と同期
   し、且つ回転部材の回転を相殺するように回転駆動する
   駆動手段と、 シート基台とクランプ部材とを偏心軸線に沿って相対的
   に反対方向に駆動する駆動手段とから構成された工作物
   クランプ装置