JP3620232B2

JP3620232B2 - 工作機械のワーククランプ装置

Info

Publication number: JP3620232B2
Application number: JP21337397A
Authority: JP
Inventors: 信彦高島; 幸功下田
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-08-07
Also published as: JPH1148067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械においてワークを固定するワーククランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金型を構成する矩形状の板材であるワークＷの四側面の切削加工は、工作機械としての両頭の横形フライス盤により加工している。
この両頭の横形フライス盤は、図６（ａ）〜図６（ｃ）および図７に示すように、主として、カッター１ａを有した二つの主軸１と、ワークＷを載せるテーブル２と、テーブル２上のワークＷを押さえるワーククランプ装置３とを備えている。
【０００３】
各主軸１は、水平な軸芯Ａ上において、それぞれのカッター１ａを移動自在に対向配置するとともに回動自在とされている。
【０００４】
テーブル２は、各カッター１ａの間へ移動自在とされた移動台４に対し、垂直な旋回軸芯Ｂを以て旋回自在に設けられている。また、テーブル２は、旋回時以外（特に切削時）では、不図示のロケートピンによってロックされて不用意な旋回が防止されている。
【０００５】
ワーククランプ装置３は、移動台４に固定された二本の支柱６と、各支柱６の上端の間に架設されたビーム７とを有して、テーブル２を跨ぐように門型に構成されている。そして、ビーム７とテーブル２との間にはクランプ部８が配されている。このクランプ部８は、ガイド９によってビーム７に支持された状態で、シリンダ１０を以てテーブル２上を所定ストロークで昇降自在とされている。また、クランプ部８の下側には、ワークＷと当接する一対の爪部材１１が設けられている。この爪部材１１は、クランプ部８の下側に設けられたレール１２を介して接離移動自在に構成されている。
【０００６】
ワークＷの切削時は、ワークＷをテーブル２上に一枚から十数枚重ねて載置する。そして、クランプ部８を下降させて爪部材１１を以てワークＷを上から押さえ、爪部材１１とテーブル２との間でワークＷをクランプして拘束する。その後、各カッター１ａでワークＷを両側から挟むようにして平行する二側面を一度に切削する。
【０００７】
そして、最初の二側面の切削後、クランプ部８を一旦上昇させてワークＷの拘束を外し、テーブル２を９０度旋回してから再びクランプ部８を下降させてワークＷを再拘束し、次の二側面を切削する。
【０００８】
なお、切削時のワーククランプ装置３によるクランプ力は、数ｔｏｎ程度を必要としている。
【０００９】
このように、従来の工作機械のワーククランプ装置３は、最初にワークＷの平行している二側面を切削するためにワークＷを拘束し、その後ワークＷの次の二側面を切削する前動作としてテーブル２を９０度旋回するために一旦ワークＷの拘束を外す構成とされている。また、テーブル２の９０度の旋回は、ワークＷの直角精度を決める上で重要な動作であり高精度が要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の工作機械のワーククランプ装置３では、テーブル２の旋回時にワークＷが拘束されていないので、ワークＷが旋回方向に対して非常に不安定になっている。このため、積み上げたワークＷが旋回動作のショックでズレる恐れがあるので、テーブル２の旋回動作にはショックを与えないように極めて細かい制御が必要となり、この旋回制御の調整に手間がかかるという問題があった。
具体的な例としては、早く旋回させた時にワークＷの位置がズレ易いために、旋回時の加減速制御の調整が難しかった。
【００１１】
さらに、旋回後、次の二側面加工のためのクランプを行うが、クランプ部８の爪部材１１がワークＷと再接触する時に、クランプ部８の下降における走行に振れがあるとワークＷをずらしてしまうため、クランプ部８の組み付け精度の確保が重要であり、クランプ部８の走行精度の調整やその速度調整、そしてこの精度維持などの保守管理に工数を要して手間がかかるという問題がある。
【００１２】
これらの問題に対し、ワークＷを押さえた状態での旋回動作として、クランプをしたままのテーブル２の旋回が考えられるが、クランプ力数ｔｏｎ程度かけたまま旋回させるのは、その荷重の大きさから困難である。
【００１３】
ゆえに、これらの結果としてテーブル２の旋回速度を上げられず、切削工程の短縮が行き詰まりになっている。
【００１４】
そこで本発明は、上記課題を解消するために、テーブルの旋回動作における精度を容易に得て、その精度調整などの保守管理を容易にするとともに、テーブルの旋回速度を向上することができる工作機械のワーククランプ装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による工作機構のワーククランプ装置は、旋回自在とされたテーブル上に載置されたワークを上側より押さえるように昇降自在なクランプ部を有した工作機械のワーククランプ装置において、
前記クランプ部に固定される円盤状の天盤と該天盤の下側周縁より下側に延出する筒状の周壁とを有して下側に開口する器体をなす固定部と、該固定部の器体内に収納されるように円柱状に形成され、固定部に対し旋回自在に設置されて前記ワークと当接するとともに、前記ワークをクランプした状態で前記テーブルの旋回に伴って旋回する旋回部とを有し、
前記固定部と旋回部との間に生じる旋回時の接触抵抗を低減する接触抵抗低減手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
前記接触抵抗低減手段は、クランプ力が伝わる固定部の天盤の下側面と旋回部との間の各接触面の何れかに設けられた溝部と、前記旋回部の旋回時に前記溝部に所定圧のエアを供給するエア供給部とからなる構成とされている。
【００１７】
また、前記固定部の周壁の下側と旋回部との間には、前記旋回部を微動可能に支持し、前記テーブルの旋回に伴う旋回部の旋回時において前記テーブル側の旋回軸芯と前記旋回部側の旋回軸芯とのズレを調整する調芯手段を備えたことを特徴としている。
【００１８】
前記調芯手段は、前記旋回部の外周面に内輪が固定された軸受と、前記固定部周壁の内壁面に配置されて前記軸受の外輪を当接支持するように常に旋回部側の旋回軸芯方向に付勢力を有した支持部とからなる構成とされている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明における工作機械のワーククランプ装置の実施の形態を示す平面図、図２は図１における横断面図、図３は図１における縦断面図、図４は要部を示す分解斜視図、図５は要部を示す横断面図である。
なお、以下に説明する実施の形態において、上述した従来の技術と同一または同等部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
【００２０】
この実施の形態における工作機械のワーククランプ装置１３は、ガイド９によってビーム７に支持された状態で、シリンダ１０を以てテーブル２上を所定ストロークで昇降自在とされたクランプ部８の下側に、クランプ旋回機構２０が配設されている。
【００２１】
クランプ旋回機構２０は、固定部２１と旋回部２２とで構成されている。
固定部２１は、クランプ部８の下側に固定された円盤状の天盤２３と、この天盤２３の下側周縁より下側に延出する筒状の周壁２４とを有して下側に開口する器体をなしている。
【００２２】
天盤２３の下側面には、接触抵抗低減手段をなす溝部２５が設けられている。この溝部２５は、図４に示すように、天盤２３の中心位置に設けられた中心溝２５ａと、該中心溝２５ａの外周を囲む周溝２５ｂとを有している。
また、天盤２３には、接触抵抗低減手段として溝部２５（周溝２５ｂ）内にエアを供給するようにエア供給部を構成するエア供給ノズル２６が配設されている。また、エア供給ノズル２６は、図３に示すように二箇所に配置されているが少なくとも一箇所にあればよい。
【００２３】
周壁２４の下端近傍には、調芯手段をなす支持部２７が設けられている。この支持部２７は、球状の支持体２８の一部が周壁２４の内壁面より常に突出するように、圧縮コイルバネ２９によって付勢された、いわゆるボールプランジャとして構成されている。そして、支持部２７は、周壁２４の所定周りにおいて所定間隔で複数配置されており、この実施の形態では、等間隔で八個あり、それぞれ支持体２８への付勢力を周壁２４の中心に向くようにして配置されている。
【００２４】
旋回部２２は、固定部２１の器体内に収納されるように円柱状に形成されている。そして、旋回部２２の外周面には、調芯手段をなす軸受３０が配設されている。この軸受３０は、例えばボールベアリングなどとして構成され、上下二分割とされた旋回部２２を組み付けることよって固体部の外周に内輪３０ａが挟持固定される。
【００２５】
そして、旋回部２２は、軸受３０の外輪３０ｂが固定部２１に配置された支持部２７の支持体２８に当接支持された状態で固定部２１の器体内に設置される。この際、旋回部２２の上端面（旋回部２２側の接触面）は、固定部２１における天盤２３の下側面（固定部２１側の接触面）に接触して、溝部２５の開口を塞いで溝空間をなし、さらに旋回部２２の下端面は、固定部２１の下側開口から突出される。
【００２６】
ゆえに、旋回部２２は、クランプ部８に固定された固定部２１に対し、支持部２７によって当接支持された軸受３０を以て旋回自在に設置される。
【００２７】
以下、上述した工作機械のワーククランプ装置１３の動作を説明する。
ワークＷの切削時において、クランプ部８を下降させ、旋回部２２の下端面を以てテーブル２上に一枚から十数枚重ねて載置されているワークＷを上から押さえ、旋回部２２の下端面とテーブル２との間でワークＷをクランプして拘束する。
【００２８】
ワークＷをクランプするクランプ力は数ｔｏｎ程度（切削時）であり、ビーム７に設けられたシリンダ１０より、クランプ旋回機構２０における固定部２１の天盤２３の下側面に接触する旋回部２２の上端面を介し、該旋回部２２の下端面からワークＷへと伝わる。
その後、各カッター１ａでワークＷを両側から挟むようにして平行する二側面を一度に切削する。
【００２９】
そして、最初の二側面の切削後、テーブル２を９０度旋回させる。
この際、クランプ部８は下降していて、ワークＷを拘束したままの状態となっており、テーブル２の旋回に伴ってクランプ旋回機構２０における旋回部２２も旋回する。また、旋回時には、切削時のクランプ力数ｔｏｎからその半分以下に下げ、さらに接触抵抗低減手段としての溝部２５がなす溝空間内にエア供給ノズル２６を以てエアを供給する。この際のエア圧は、この実施の形態ではおよそ５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後としている。
【００３０】
これにより、テーブル２の旋回時において、固定部２１における天盤２３の下側面と、旋回部２２の上端面との間に設けられた溝空間に所定圧力のエアが供給されて、その間に極めて薄いエアの層が生じ、固定部２１と旋回部２２との各接触面間に生じる接触抵抗が低減されるので、ワークＷをクランプしたままの状態でテーブル２が円滑に旋回される。
【００３１】
そして、上記の如く接触抵抗が低減されたことにより、固定部２１と旋回部２２との摺接に伴うスティックスリップなどの振動の発生が押さえられて、積み重ねられたワークの位置ズレが防止される。
【００３２】
さらに、固定部２１における天盤２３の下側面と、旋回部２２の上端面との間へのエアの供給により、テーブル２側の旋回軸芯Ｂと旋回部２２側の旋回軸芯Ｃとの軸ズレが吸収されるとともに、軸ズレから生じるワークの位置ズレも防止される。
【００３３】
また、テーブル２の旋回の際には、軸受３０を以て旋回部２２が共に旋回することになるが、この軸受３０は、外輪３０ｂがボールプランジャをなす支持部２７によって当接支持されているので、旋回時にテーブル２側の旋回軸芯Ｂに対して旋回部２２側の旋回軸芯Ｃが横方向へブレるなどの偏心があった場合には、支持部２７における支持体２８が微動して偏心分を受け流し、旋回軸芯Ｃの偏心調整を自動的に適宜に行う。
そして、テーブル２の旋回後、続けて次の二側面を切削すればよい。
【００３４】
したがって、このように構成された工作機構のワーククランプ装置１３では、クランプ旋回機構２０において、固定部２１と該固体部に対して旋回自在に設けられた旋回部２２との間のクランプ力を伝える接触面に、溝部２５およびエア供給ノズル２６からなる接触抵抗低減手段を設けたことにより、テーブル２の旋回時に伴う旋回部２２の旋回で接触面間に生じる接触抵抗を低減するので、ワークＷをクランプしたままの状態で積み重ねられたワークＷの位置ズレを防止し、且つテーブル２の旋回を円滑に行うことができる。
【００３５】
また、固定部２１に対して旋回部２２を旋回させる構成として、固定部２１に対して旋回部２２を旋回させる軸受３０、および該軸受３０を当接支持する支持部２７からなる調芯手段を設けたことにより、テーブル２の旋回時において、テーブル２側の旋回軸芯Ｂに対して旋回部２２側の旋回軸芯Ｃが偏心した場合に、支持部２７が偏心分を受け流すので、旋回軸芯Ｃの偏心調整を自動的に適宜に行うことができる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態において、接触抵抗低減手段としてのエア供給ノズル２６は、溝部２５の周溝２５ｂにエアを供給するように構成されているが、その他、周溝２５ｂおよび中心溝２５ａにエアを供給するように配してもよく、さらに中心溝２５ａのみにエアを供給するように配してもよい。
【００３７】
また、接触抵抗低減手段における溝部２５は、固定部２１における天盤２３の下側面（固定部２１側の接触面）に設けられているが、旋回部２２の上端面（旋回部２２側の接触面）に設けられていてもよい。
【００３８】
また、接触抵抗低減手段は、溝部２５およびエア供給ノズル２６の構成の他、固定部２１と該固体部に対して旋回自在に設けられた旋回部２２との間のクランプ力を伝える接触面にコロなどを設け、これらの接触面積を低減させるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による工作機械のワーククランプ装置は、昇降自在なクランプ部に固定された固定部に対し、ワークと当接してワークをクランプした状態でテーブルの旋回に伴って旋回する旋回部を設置し、これら固定部と旋回部との間に生じる旋回時の接触抵抗を低減するように接触抵抗低減手段を備えたことにより、テーブルの上に載置されたワークをクランプしたままで旋回する際の固定部と旋回部と接触面間に生じる接触抵抗が低減されるので、ワークの位置ズレを防止し、且つテーブルの旋回を円滑に行うことができる。
【００４０】
また、特に複数のワークが積み重ねられている場合には、各ワークの位置ズレを防止することができる。
【００４１】
そして、接触抵抗低減手段が、クランプ力が伝わる固定部と旋回部との間の各接触面の何れかに設けられた溝部と、旋回部の旋回時に溝部に所定圧のエアを供給するエア供給部とからなる構成の場合、固定部と旋回部との各接触面間に極めて薄いエアによる層が生じるので、固定部と旋回部との摺接に伴うスティックスリップなどの振動の発生が押さえられ、積み重ねられたワークの位置ズレを防止することができる。
【００４２】
さらに、固定部と旋回部との間へのエアの供給により、テーブル側の旋回軸芯と旋回部側の旋回軸芯との軸ズレを吸収し、軸ズレから生じるワークの位置ズレも防止することができる。
【００４３】
また、固定部と旋回部との間には、テーブルの旋回に伴う旋回部の旋回時において、旋回部を微動可能に支持し、テーブル側の旋回軸芯と旋回部側の旋回軸芯とのズレを調整する調芯手段を備えたことにより、テーブルの旋回時、テーブル側の旋回軸芯に対して旋回部側の旋回軸芯が偏心した場合に、旋回部が微動して偏心分を受け流すので、旋回軸芯の偏心調整を自動的に適宜に行うことができる。
【００４４】
このように、ワークをクランプしたままで、各旋回軸芯のズレを生じさせることなく、且つ旋回時の接触抵抗を低減してテーブルを旋回することができるので、テーブルの加減速などの旋回動作に細かい制御を要せず、旋回速度を向上させて切削工程の短縮化をはかることができる。
【００４５】
そして、一度のクランプで、ワークの全側面を加工するので、ワークの直角精度を安定して向上させることができる。また、ワークの直角精度が安定することにより品質管理上の工数を低減することができる。
【００４６】
さらに、各精度を容易に得ることができるので、クランプ部の組み立てなどに高い精度を求めることがなく、その精度維持などの保守管理にかかる工数を低減し、保守管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における工作機械のワーククランプ装置の実施の形態を示す平面図。
【図２】図１における横断面図。
【図３】図１における縦断面図。
【図４】要部を示す分解斜視図。
【図５】要部を示す横断面図。
【図６】（ａ）〜（ｂ）工作機械の概要図。
【図７】従来のワーククランプ装置を示す側面図。
【符号の説明】
２…テーブル、８…クランプ部、１３…ワーククランプ装置、２１…固定部、２２…旋回部、２５…溝部（接触抵抗低減手段）、２６…エア供給ノズル（接触抵抗低減手段）、２７…支持部（調芯手段）、３０…軸受（調芯手段）、３０ａ…内輪、３０ｂ…外輪。Ｂ…テーブル側の旋回軸芯、Ｃ…旋回部側の旋回軸芯、Ｗ…ワーク。

Claims

旋回自在とされたテーブル上に載置されたワークを上側より押さえるように昇降自在なクランプ部を有した工作機械のワーククランプ装置において、
前記クランプ部に固定される円盤状の天盤と該天盤の下側周縁より下側に延出する筒状の周壁とを有して下側に開口する器体をなす固定部と、該固定部の器体内に収納されるように円柱状に形成され、固定部に対し旋回自在に設置されて前記ワークと当接するとともに、前記ワークをクランプした状態で前記テーブルの旋回に伴って旋回する旋回部とを有し、
前記固定部と旋回部との間に生じる旋回時の接触抵抗を低減する接触抵抗低減手段を備え、該接触抵抗低減手段は、クランプ力が伝わる固定部の天盤の下側面と旋回部との間の各接触面の何れかに設けられた溝部と、前記旋回部の旋回時に前記溝部に所定圧のエアを供給するエア供給部とからなることを特徴とする工作機械のワーククランプ装置。
前記固定部の周壁の下側と旋回部との間には、前記旋回部を微動可能に支持し、前記テーブルの旋回に伴う旋回部の旋回時において前記テーブル側の旋回軸芯と前記旋回部側の旋回軸芯とのズレを調整する調芯手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械のワーククランプ装置。
前記調芯手段は、前記旋回部の外周面に内輪が固定された軸受と、前記固定部周壁の内壁面に配置されて前記軸受の外輪を当接支持するように常に旋回部側の旋回軸芯方向に付勢力を有した支持部とからなることを特徴とする請求項２に記載の工作機械のワーククランプ装置。