JP3596391B2 - 被加工材のクランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被加工材のクランプ装置、詳しくはフライス盤などの加工機に、研削などの平面加工や穿孔加工を施すためにセットされる被加工材（ワーク）を固定するクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のクランプ装置として例えば実開平５−４９２２８号公報に示すように、クランプ本体１０の一端部に嵌合凹部２１を有する回動体２０を回動自在に連結し、その回動体２０の嵌合凹部２１をワーク４０の角部に嵌合した状態で、クランプ本体１０を加工機テーブル３０に固定させる構造が知られている。しかるに、上記クランプ装置においては、クランプ本体１０をワークに向けて進退動させるとともにボルト３２をナット３５により締付ける操作をし、しかもクランプ本体の高さ調整は、クランプ本体の一端部に配置したステップ台３３によるものである。
そのため、上記従来装置においては、ワークとクランプ本体との位置合わせ操作および締付け操作に手数を要し、クランプ操作の作業性、ひいてはワークの着脱作業に時間を要してフライス盤等の加工機のおける生産性低下の要因になっていた。また、クランプ本体と分離したステップ台を必要するため、構成部品数が多いとともにその形状が複雑であって製作上コスト高となる不具合があった。
【０００３】
また、主にフライス盤における被加工材（ワーク）の取り付けは、加工機テーブル（取付台盤）上に一定高さの凸面部を形成し、該凸面部とその上方で上下動する可動部とによりワークを締付け、かつ可動部をロックするクランプ装置、すなわち、ワークを強い力で固定する主たるクランプ装置が３セット配設される。それにより、多少湾曲した形状のワークであっても確実に固定することが可能となるものである。
しかしながら、上記３セットの主クランプ装置でワークを３点位置で固定する場合でも、その３点を結ぶ線で囲まれた範囲Ｓから外れた位置では、主クランプ装置による固定作用が小さいために、当該部分に加工を施すときにワークが歪んでしまい加工誤差が大きくなる問題があった（図１参照）。
その問題を解消するために、主クランプ装置を移動させてワークを固定し直すとすれば、そのための時間ロスを生じてしまい、また、主クランプ装置を４セット以上にすることも考えられるが、ワークの下面を支持する凸面部の高さを可変にする必要があり、構造が複雑であるばかりでなく作業が煩雑である。
そのために、上記主クランプ装置により３点で囲まれた範囲Ｓ外の位置に、補助的に配設され、しかもクランプ操作性に優れたクランプ装置の開発が要請されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来事情に鑑み、単体の部品として簡素化され、被加工材へのクランプ操作が容易なクランプ装置を提供することを目的とするものである。
また本発明は、被加工材とクランプ体との位置合わせ操作を簡便にし、さらには被加工材へのクランプ体の係脱操作、換言すれば被加工材の着脱操作を容易ならしめることを目的とする。
さらに、本発明の目的は、主クランプ装置と共に使用される補助用クランプ装置であって、クランプ操作性に優れて使用上の便益大なるクランプ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
斯る本発明のクランプ装置は、取付台盤に立設される支持軸に、クランプ体を偏心状に回動かつ上下動可能に取り付けるとともに、該クランプ体を支持軸の所定位置で回動かつ上下動不可に固定するロック部材を設け、前記クランプ体は、平面視略円形であって外周面に略Ｖ字状の嵌入凹部を有し、且つ支持軸との距離が短い側の外周部の所定範囲で、前記嵌入凹部の上辺を切除した形状とし、その切除部分を介して被加工材をクランプ体の嵌入凹部下辺に搭載または離脱させるようにし、更に前記クランプ体はバネ部材により上向きに付勢されていることを特徴とする（請求項１）。
本発明によれば、加工機の取付台盤に１個又は複数のクランプ体が、ワーク外周の所定位置に支持軸により立設され、該クランプ体をワークの外周で回動させることにより、その嵌入凹部をワークの端縁に嵌め入れ締付けるとともに、ロック部材によりクランプ体を支持軸に固定して操作が完了する。そして、前記ロック部材を解除しクランプ体を逆向きに回動させることにより、クランプ体はワーク端縁から離脱する。
【０００６】
上記取付台盤は加工機の加工テーブルあるいは加工治具であり、この取付台盤上に被加工材（以下、ワークという）が取り付け固定される。
上記クランプ体は、平面視略円形、すなわち真円形や楕円形あるいは扇形からなるカム形等を呈し、支持軸に対して偏心状に取り付けられる。このクランプ体の嵌入凹部は、クランプ体の外周面に断面略Ｖ字状、詳しくはクランプ体を水平に配した状態では横向きＶ溝形または台形溝形に形成される。
このクランプ体は、嵌入凹部にワークの端縁を嵌め入れ締付けるものであり、その嵌入凹部は、その形状により、厚さがある程度まで異なるワークに対応が可能であるが、ワーク厚さを考慮して溝幅の異なる嵌入凹部のクランプ本体を複数種類用意しておくことが好ましい。
【０００７】
また、上記嵌入凹部は、クランプ体の回動によりワーク端縁に順次接近して締付けるに十分な範囲を確保できれば、必ずしもクランプ体の外周面の全周にわたり形成する必要がなく外周面の一部に形成することもよい。
その場合に、支持軸との距離が短いクランプ体の外周部側の嵌入凹部が省略されるが、その場合でも、当該部分における嵌入凹部の下辺は省略（切除）しない形状とすることが好ましい。
すなわち、上記クランプ体は、支持軸との距離が短い側の外周部の所定範囲で、前記嵌入凹部の上辺を切除した形状とし、それにより、その切除部分を介して被加工材をクランプ体の嵌入凹部下辺に搭載または離脱させるようにする。
【０００８】
さらに、上記クランプ体とワークとの高さ位置合わせを簡便にするために、クランプ体がバネ部材により上向きに付勢されるようにする。すなわち、クランプ体を支持軸に沿って浮沈動可能にして、クランプの前記嵌入凹部をワーク端縁の高さ近傍に位置させておく。
そして、前記構成と相俟って、嵌入凹部の下辺がワーク端縁の下面に常に当接するので、クランプ体とワークとの高さが自動的に位置合わせされる。
【０００９】
上記ロック部材は、クランプ体を支持軸の所定位置で回動かつ上下動不可に固定するものであれば、特にその構造が限定されるものではないが、好ましい具体的構成として、クランプ体に前記支持軸を貫挿させるボス部が一体に形成され、ロック部材は、前記ボス部に螺着されて支持軸に対し略直交方向へ進退可能なロック軸と該ロック軸の外端に設けた操作部とにより構成、すなわち、蝶ネジ態様とする（請求項２）。
それにより、前記ロック部材の操作部を手で摘みクランプ体を上下動及び回動させて位置合わせ操作及びクランプ操作させる。
また、本発明のクランプ装置は、ワークを取付台盤に固定する主たるクランプ装置としても使用できるが、好ましくは、定置方式の従来の主クランプ装置と併用する（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、３セットの主クランプ装置の補助用として使用されるクランプ装置の場合について図面により説明する。
ワークＷは、ダイキャスト成型されたアルミニューム製の電子秤用ベース（底板基板）であって、それをフライス盤の加工テーブルである取付台盤１に取り付け固定し平面加工および穿孔加工をする場合を例示する。
なお、例示する電子秤用ベースは、単なる平板形状ではなく段差部ないし湾曲部を有する形状であって、加工後の上面にピンや軸等を螺着してロードセルあるいはフレーム等を取り付けるものである。
【００１１】
図１〜３に示すように、取付台盤１には、その上面に２個の位置決め台２，３を配設して該位置決め台２，３上にワークＷを載置するとともに、ワークＷの外周部に３セットの主クランプ装置４，５，６を配設し、それら主クランプ装置４，５，６を結ぶ線で囲まれた範囲Ｓから外れた位置に本発明のクランプ装置１０又は３０を配設する。
位置決め台２，３は、それぞれワークＷの当該部位底面に当接する高さに設定され、その各上面にピン２ａ，３ａを突設してワークＷの位置決め孔に差し込むことにより、ワークＷのＸ方向及びＹ方向の移動を規制して位置決めする。
【００１２】
主クランプ装置４，５，６は、スイングクランプなどの従来公知のクランプ装置であって、ワークＷの底面に当接する凸面部７とワークＷの上面で上下動する可動部８とにより構成され、可動部８をワークＷの上面に圧接状にロックすることによってワークＷを強い力で締付け固定するものである。すなわち、ワークＷは主クランプ装置４，５，６により強い力で３点固定される。
クランプ装置１０又は３０は、それぞれ支持軸１１、クランプ体１２又は３２、ロック部材である蝶ネジ１３、スプリング１４により構成され、そのクランプ装置１０とクランプ装置３０とは、クランプ体１２，３２を上下逆向きにして支持軸１１に取り付けたことのみが相違するだけで他は同一の構造である。
したがって、先ずクランプ装置１０について図４〜６に基づいて説明し、その後にクランプ装置３０を図７により説明する。
【００１３】
クランプ装置１０は、前記取付台盤１に開口した複数の取付孔１５の中から、ワークＷの形状に対応する所定位置の取付孔１５を選択し、該取付孔１５に支持軸１１をネジ込み等により着脱可能に立設して取付台盤１に取り付ける。
このクランプ装置１０は、前記支持軸１４の上端よりバネ部材であるスプリング１４とクランプ体１２とを順次に嵌装した後、支持軸１４の上端にクランプ体１２の抜け止めとなるストッパー１６を着脱可能に取り付けることにより、取付台盤１にセットされる。
クランプ体１２は、支持軸１４に回動かつ上下動可能に嵌装され、また、前記スプリング１４がクランプ体１２を上向きに付勢することにより、該スプリング１４が台座となって支持軸１１に添い弾性的に浮沈動可能に取り付けられる。
【００１４】
クランプ体１２は、平面視略円形状を有する所定厚さの板体であって、その外周面に略Ｖ字状、詳しくは開口部が外面に向いた横向き台形状の嵌入凹部１７を略全周にわたり形成し、上面部には筒状のボス部１２ａを一体に形成する。
ボス部１２ａは、その軸芯をクランプ体１２の軸芯から偏心した位置に形成し、このボス部１２ａの軸芯にクランプ体１２を貫通する摺動孔１８を穿孔して、該孔１８を前記支持軸１１に摺動自在に嵌装する。
これにより、クランプ体１２は、支持軸１１に対し偏心状であって回動かつ上下動可能に取り付けられる。そして、嵌入凹部１７は、支持軸１１との距離が最も短い側（以下、偏心短側という）から対向側（以下、偏心長側という）に向けて順次に距離が拡大するカム型外周形状を呈している。
【００１５】
また、ボス部１２ａには、周面にタップ孔１９を前記支持軸１１と直交するように穿孔し、該タップ孔１９に前記蝶ネジ１３を螺合させ、この蝶ネジ１３の操作部１３ａを回動させて蝶ネジ１３の先端を支持軸１１に圧接するようにする。これにより、クランプ体１２を支持軸１１の所望位置で回動かつ上下動不可の状態にロックすることができる。
なお、蝶ネジ１３と支持軸１１との間には、支持軸１１より硬度の小さい真鍮等のカラー２０を介在させて支持軸を摩耗や損傷から保護するようにする。
【００１６】
上記クランプ体１２の嵌入凹部１７は、そのＶ字部の角度を略６０度に形成してあり、また、台形溝として底部を平坦にするよとにより耐荷重を大きくするものである（図３参照）。
この嵌入凹部１７は、その一部分すなわち前記偏心短側の所定範囲にわたり、嵌入凹部１７の上辺１７ａを切除した形状にしてカット部２１を形成し、そのカット部２１よりワークＷを着脱可能とする。すなわち、ワークＷを前記位置決め台２，３に載せる際には前記カット部２１を通して嵌入凹部１７の下辺１７ｂに当接させ、ワークＷを取り外す際にもカット部２１を通して持ち上げることができる。
また、上記蝶ネジ１３の位置、すなわち前記タップ１９の配置はワークＷとの関係から最も操作しやすい箇所に配置するようにし、具体的には前記偏心長側の中心から略４５度の位置に設けることが好ましい（図５参照）。
【００１７】
上記クランプ装置１０の操作について説明する。
クランプ装置１０は、ワークＷを取付台盤１に取り付ける際には、クランプ体１２を、前記カット部２１のある偏心短側がワーク載置スペース側に位置するようにしておく。ワークＷを位置決め台２，３に載せると、該ワークＷの端縁がクランプ体１２のカット２１を通して嵌入凹部１７の下辺１７ｂ上に載承されるので、クランプ体１２は、前記下辺１７ｂがワークＷの端縁に当接したまま浮沈動してワークＷの高さに自動的に位置調整される（図６（１）参照）。
次いで、主クランプ装置４，５，６を操作してワークＷを固定し、その後、各クランプ装置１０の操作部１３ａを掴んでクランプ体１２を回動させると、嵌入凹部１７内にワークＷの端縁が自動的に挟入され（図６（２）参照）、さらにクランプ体１２を停止するところまで回動させると、嵌入凹部１７がそのカム型外周形状によりワークＷの端縁を押接するとともに、嵌入凹部１７の上辺１７ａと下辺１７ｂの上下２点でワークＷの端縁を圧接する（図６（３）参照）。
このとき、ワークＷの端縁が垂直でなく多少斜めであっても、嵌入凹部１７がワークＷに当接する位置では上下の２点当たりとなるので、ワークＷは堅固に固定される。
しかる後に、各クランプ体１２の操作部１３ａを回動させ、蝶ネジ１３を支持軸１１に締め付けることにより、各クランプ体１２がロックされ固定操作が完了する。したがって、フライス盤によりワークＷに所定の加工を施す作業を開始する。
【００１８】
フライス盤による所定の加工作業の終了後にワークＷを取り外す際には、各クランプ装置１０の操作部１３ａにより蝶ネジ１３のロックを解放し、各クランプ体１２を前述の締付け方向と逆向きに回動して嵌入凹部１７をワークＷの端縁から離脱させ、カット部２１をワークＷの端縁に位置させる（図６（３）〜（１）参照）。
そして、主クランプ装置４，５，６を離脱操作した後にワークＷを持ち上げれば、ワークＷの端縁上方がカット部２１により開放されているので、ワークＷをそのまま取り外すことができる。
【００１９】
次に、図７において、クランプ装置３０は、そのクランプ体３２が、上記クランプ装置１０のクランプ体１２を上下逆向きにしたこと、それに関連してカット部３１を一部変更したことのみが相違するが他は同一の構造であるので、同一部材は同一の符号を付し説明を省略する。
すなわち、クランプ体３２は、嵌入凹部３７の上辺３７ａ、下辺３７ｂがクランプ体１２における嵌入凹部１７の上辺１７ａ、下辺１７ｂと上下反対になることから、上辺３７ａ（嵌入凹部１７の下辺１７ｂに相当）の一部を切除してカット部３１が形成されたものである。
このクランプ装置３０によれば、クランプ体３２のボス部３２ａが下方に位置して上方が開放されるので、フライス盤の加工ツール４０がクランプ体３２に干渉することなく接近することができる。したがって、ワークＷの端縁近傍を加工ツールにより加工する場合に、前記クランプ装置１０に代えてクランプ装置３０が配設される。
【００２０】
なお、上述した実施の形態において、クランプ装置１０又は３０を主クランプ装置４，５，６に対する補助用として説明したが、さほどに強い固定力が要求されない加工機においては、本発明のクランプ装置１０又は３０を３ないし４個配設することにより主クランプ装置として代用することも可能である。
また、嵌入凹部の略Ｖ字状は、台形溝の場合を説明したが、Ｖ形溝とすることもよく、要するにワークＷの端縁を少なくとも上下の２点で圧接する形状であればよい。
さらに、実施の形態においては、ロック部材として蝶ネジを用いた場合を説明したが、ワンタッチ式にレバー構造を用いるなど他の構成とすることもよいことはもちろんである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、多少平坦でない被加工材（ワーク）であっても、クランプ体の嵌入凹部で被加工材の端縁を固定すればよいので、被加工材の上下を締付ける方式のように上下のクランプ部材を別々に高さ調整する必要がないとともに、偏心しているクランプ体の回動により、被加工材へ進退する前後方向の位置調整が可能である。すなわち、クランプ体の高さ及び前後方向の位置調整を同時に行うことができてクランプ操作を容易ならしめる。しかも、構成部材が分離することなく単体部品として構成されるので、取り扱いが簡便である。
また、嵌入凹部のカット部を通して被加工材を着脱させることができ、しかもクランプ体の高さ位置は、嵌入凹部の下片により容易に調整可能である。
そして、上記クランプ体をバネ部材により上向きに付勢しておくことにより、嵌入凹部の下辺が被加工材の端縁に自動的に当接するので、クランプ体の高さ位置が被加工材の搭載により自動的に調整される。
【００２２】
また、請求項２によれば、ロック部材の操作部を掴みクランプ体を動かすことにより、クランプ体を高さ方向と前後方向へ同時に位置調整が可能であり、しかも、位置調整後に操作部を操作することによりクランプ体を迅速にロックすることができ操作性を一層簡便ならしめる。
さらに、請求項３によれば、主クランプ装置に加えて、固定作用が小さい被加工材の範囲部分を補助するクランプ装置として使用するので、固定するための作業の増加はわずかでありながら、被加工材の固定範囲を、前述した主クランプ装置による固定範囲Ｓ以外に拡大して被加工材を確実に固定することができ、したがって、平面加工の平面度や穿孔加工の直角度など加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明クランプ装置を配設した取付台盤（加工テーブル）の平面図である。
【図２】図１の（２）−（２）線に沿う断面図である。
【図３】同（３）−（３）線に沿う断面図である。
【図４】本発明クランプ装置の斜視図である。
【図５】同装置のロック部分を示す断面平面図である。
【図６】同装置の固定操作を示す平面図及びその正面図である。
【図７】同装置の他の実施形態を説明する正面図である。
【符号の説明】
１：取付台盤 ２，３：位置決め台
Ｗ：被加工材（ワーク） ４，５，６：主クランプ装置
１０：クランプ装置 １１：支持軸 １２：クランプ体
１２ａ：ボス部 １３：蝶ネジ（ロック部材） １３ａ：操作部
１４：スプリング １７：嵌入凹部 １７ａ：上辺
１７ｂ：下辺 ２１：カット部
３０：クランプ装置 ３１：カット部 ３２：クランプ体
３７：嵌入凹部 ３７ａ：上辺 ３７ｂ：下辺

Claims (3)

1. 取付台盤に立設される支持軸に、クランプ体を偏心状に回動かつ上下動可能に取り付けるとともに、該クランプ体を支持軸の所定位置で回動かつ上下動不可に固定するロック部材を設け、前記クランプ体は、平面視略円形であって外周面に略Ｖ字状の嵌入凹部を有し、且つ支持軸との距離が短い側の外周部の所定範囲で、前記嵌入凹部の上辺を切除した形状とし、その切除部分を介して被加工材をクランプ体の嵌入凹部下辺に搭載または離脱させるようにし、更に前記クランプ体はバネ部材により上向きに付勢されていることを特徴とする被加工材のクランプ装置。
2. 上記クランプ体には前記支持軸を貫挿させるボス部が一体に形成され、ロック部材は、前記ボス部に螺着されて支持軸に対し略直交方向へ進退可能なロック軸と該ロック軸の外端に設けた操作部とにより構成されることを特徴とする請求項１記載のクランプ装置。
3. 上記被加工材は、定位置に配設された主クランプ装置によって３点位置が上下両面を締付け固定され、前記クランプ体は主クランプ装置による固定の作用力が小さい位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２項記載のクランプ装置。

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