JP3725035B2 - 機械加工用治具装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックホウやログローダなどの自走型作業機械におけるフレーム体を機械加工する場合などに利用する治具装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バックホウにおいては、フレーム体として、走行装置を支持するトラックフレームと、フロント作業装置、エンジン、および、搭乗運転部を搭載する旋回フレームが備えられており、これらフレーム体は溶接ロボットなどを用いて組立てられ、必要に応じて、組立て溶接後に孔開け加工などの機械加工が施される。
【０００３】
この場合、フレーム体の機械加工行程では、ワークを治具を用いて作業台に位置決め固定することになり、ワークの仕様が異なるつど、そのワークに対する治具の取り替えを行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、仕様の異なる各ワークごとに治具を準備していたので、ワークが変更される度の治具の取り替え、および、その管理に手数が掛かるとともに、多種類の治具の保管のために多くのスペースを必要とするものであった。
【０００５】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、自走型作業機械におけるフレーム体などの比較的大型のワークを機械加工する際の治具の取り替えや管理を簡単に行うことができるとともに、治具の保管スペースの削減を図ることができ、かつ、故障なく使用することができる機械加工用の治具装置を提供することを主たる目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００７】
（構成） 請求項１に係る発明の機械加工用治具装置は、ワークを保持する作業台を、機械加工機における加工処理位置と、これから外れたワーク脱着位置との間に亘って進退移動可能に構成するとともに、
この作業台には、ワークを固定するクランプ部材を備えた複数のクランプ機構と、そのクランプ機構の複数個を夫々に備える一対の可動縦枠と、各可動縦枠上でクランプ機構同士を互いに遠近移動させるとともに、クランプ機構のクランプ移動方向に沿う平面上で、かつクランプ機構のクランプ移動方向に交差する方向で可動縦枠同士を互いに遠近移動させるクランプ操作装置とを備え、
前記ワーク脱着位置には、作業台のクランプ操作装置を駆動して各クランプ機構を移動調節する駆動手段を備えた操作台を配備し、
前記駆動手段を、複数の駆動モータと、各駆動モータの回転駆動力を前記クランプ操作装置の複数の入力部に対して各別に係脱して伝動及び伝動解除する駆動側クラッチ部材とで構成するとともに、
前記クランプ操作装置は、一つの入力部に伝えられた回転駆動力を前記可動縦枠の遠近方向の移動操作力に変換して伝達する軸伝動機構と、他の一つの入力部に伝えられた回転駆動力を、前記可動縦枠の遠近方向の移動に拘わらず可動縦枠上の前記クランプ機構の遠近方向の移動操作力に変換して伝達する軸伝動機構とで構成してあることを特徴とする。
【０００８】
（作用） 上記構成によると、仕様の異なるワークの処理のつど、クランプ部材を、そのワークに対する所定位置に駆動手段で移動させればよく、クランプ部材の移動範囲内に収まる寸法仕様のワークを一台の作業台に適正に位置決め固定することができる。
【０００９】
また、クランプ部材を移動させる駆動手段は、クランプ部材を備えた作業台に装備されるのではなく、加工処理位置から外れたワーク脱着位置に設置した操作台に装備されるので、加工中には駆動手段が切削油や切り屑が飛散している環境下に置かれることがない。
上記構成によると、作業台がワーク脱着位置に至ると、操作台の駆動側クラッチ部材が進出して作業台の外側面に備えられた従動側クラッチ部材に係合され、電動モータが作動することで作業台の各クランプ部材がネジ送り移動される。
【００１０】
（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、ワークの仕様が異なるつど治具を交換するような必要がなくなり、簡単迅速に段取り替えを行うことができ、多くの機種を少数台づつ製作する際の加工作業能率を向上することができる。
【００１１】
また、一台の治具装置で多くの仕様のワークに対応できるので、治具の管理が容易になるとともに、治具の保管スペースを大きく節減でき、施設内スペースの有功利用に貢献することができる。
【００１２】
しかも、クランプ部材の移動用の駆動手段を劣悪な環境から外れた位置に配備するので、駆動手段を制御の容易な電気式のものを採用しても、故障なく的確に作動させることができる。
【００１３】
電動モータに切削油や切り屑が降りかかって故障するようなおそれがなく、安全かつ的 確に作動させることができる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１８】
（構成） 請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、ワーク情報の入力に基づいて、ワーク情報が入力されたワークに対応して予め設定された位置に各クランプ部材を自動的に移動させる制御手段を備えてある。
【００１９】
（作用） 上記構成によると、ワークの情報を、例えば、キー操作やバーコードの読取り、等によって入力することで、自動的にクランプユニットがそのワークに対応した位置に移動させることができる。
【００２０】
（効果） 従って、請求項２に係る発明によると、極めて短時間に治具の段取り替えを行うことができ、段取り替えのための時間を節減して作業能率を更に向上することができ、請求項１の発明を好適に実施することができる。
【００２１】
〔請求項３に係る発明の構成、作用および効果〕
【００２２】
（構成） 請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ワークが全旋回型作業機の旋回フレームであり、前記機械加工機がマシニング・センタである。
【００２３】
（作用・効果） 上記構成によると、機種ごとに寸法仕様の異なる比較的大きいワークである旋回フレームの加工を能率よくおこなうことができ、生産性の向上に寄与する。
〔請求項４に係る発明の構成〕
（構成） 請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、加工処理位置とワーク脱着位置との間に亘って、２台の作業台を進退移動させるターンテーブルを備えてあることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に、本発明が対象とするワークを備えた機械装置の一例であるバックホウが示されている。バックホウは、周知のように、左右一対のクローラ型走行装置１およびドーザ装置２を備えたトラックフレーム３の上に、旋回フレーム４を全旋回可能に搭載し、旋回フレーム４に、ブーム５、アー６ム、おおよび、バケット７を順次連結してなるフロント装置８を装備するとともに、図示しないエンジンを収容した原動部９および搭乗運転部１０を搭載した構造となっている。
【００２５】
前記トラックフレーム３および旋回フレーム４は、鋳鋼あるいは鋼板からなる構成部品を溶接して組立てられた構造体であり、本発明は、組立てられた旋回フレーム４に各種のドリル加工やエンドミル加工などの機械加工を施す工程で利用する治具装置に改良を加えたものである。
【００２６】
図２に示すように、ここで用いる治具装置Ａは、ワークＷとしての旋回フレーム４を起立させた姿勢で、作業台２０に支持して、工作機械の一例であるマシニング・センタ（ＭＣ）２１に搬入出するよう構成されている。マシニング・センタ２１は、加工機本体２２の前方に、シャッタ２３によって開閉されるワーク出入り口２４を備えた加工室２５が配備された構造となっており、治具装置Ａが加工室２５内の加工処理位置と、加工室の外側に位置するワーク脱着位置との間に亘って前後進移動するよに構成されている。
【００２７】
また、ワーク脱着位置には、２台の作業台２０を搭載可能なターンテーブル２６が配備されており、１台の作業台２０がワークＷを加工室内に搬入している間に、他方の作業台２０に次のワークＷを装着しておき、加工を終えて加工室から出てきた一方の作業台２０をターンテーブル２６に載せて反転させ、ワークＷが装填された作業台２０を加工室に送り込むとともに、搬出されてきた作業台では、加工済みのワークＷと次の新しいワークＷとの取り替えを行う。
【００２８】
次に、作業台２０の詳細な構造について説明する。図４，５に示すように、作業台２０は、中抜きの枠状に構成されており、ネジ軸２７の正逆回転によって左右に独立的にねじ送りされる左右一対の可動縦枠２８がレール２９に沿って左右に平行移動可能に装着されている。また、各可動縦枠２８には、ネジ軸３０の正逆回転によって上下に独立的にねじ送りされる上下一対のクランプ機構３１がレール３２に沿って上下移動可能に装着されている。
そして、これらのクランプ機構３１と左右一対の可動縦枠２８とは、各可動縦枠２８上でクランプ機構３１同士を互いに遠近移動させるとともに、クランプ機構３１のクランプ移動方向に沿う平面上で、かつクランプ機構３１のクランプ移動方向に交差する方向で可動縦枠２８同士を互いに遠近移動させるクランプ操作装置によって、その位置を移動調節自在に構成されている。
【００２９】
つまり、上記クランプ操作装置は、可動縦枠２８を横移動させるネジ軸２７によって構成される軸伝動機構と、クランプ機構３１を上下移動させるネジ軸３０、及びそのネジ軸３０にベベルギヤ３４を介して回転動力を伝達する操作軸３３によって構成される軸伝動機構とで構成されており、後述する駆動モータ４３から伝達される回転動力で、可動縦枠２８の横移動やクランプ機構３１の上下移動を行わせるように構成されている。
可動縦枠２８を横移動させるネジ軸２７は、作業台２０の上部に水平横架され、それぞれ作業台２０の横外側面にその一端が臨設されている。また、クランプ機構３１を上下移動させるネジ軸３０は可動縦枠２８に鉛直に支持されるとともに、各ネジ軸３０の上端が、作業台２０の上部に水平横架した操作軸３３にベベルギヤ３４，３５を介して連動連結されている。ここで、操作軸３３のベベルギヤ３４は、可動縦枠２８に対しては横移動不能、操作軸３３に対しては横スライド可能、かつ、回転伝達可能に操作軸３３に外嵌装着されており、可動縦枠２８の横移を許しながら、各操作軸３３の回転操作で４個のクランプ機構３１を独立して上下にねじ送り移動することができるように構成されている。
【００３０】
クランプ機構３１は、上下にねじ送り移動される可動台３６にエアーシリンダ３７によって出退される短軸状のクランプ部材３８を装着して構成されたものであり、クランプ部材３８の先端に形成した係止段部３８ａを、ワークＷの底板に形成された開口３９にクランプ部材３８を下方から挿通した後、クランプ部材３８を上方または下方に移動させて、係止段部３８ａを開口３９の縁に係止させた後、クランプ部材３８を退入させることで、ワークＷを位置決め状態で締付け固定するように構成されている。
【００３１】
図２，３に示すように、ワーク脱着位置の左右には、作業台２０の左右側面から前記ネジ軸２７および操作軸２３を回転操作して、クランプ機構３１を外部から左右および上下に位置調節するための操作台４０が立設されている。各操作台４０の上下にはエアーシリンダ４１によって進退可能な可動枠４２が配備され、この可動枠４２にモータ４３によって正逆転される噛合い式の駆動側クラッチ部材４４が設けられている。この駆動側クラッチ部材４４は、作業台２０が左右の操作台４０の間の所定位置に在る時に、前記ネジ軸２７および操作軸３３の外端部に備えた入力部としての従動側クラッチ部材２７ａ，３３ａに突き合わせ対向されるように設置されている。
【００３２】
従って、作業台２０が左右の操作台４０の間の所定位置に在る時に、各可動枠４２を進出移動させることで、各駆動側クラッチ部材４４を対向する従動側クラッチ部材２７ａ，３３ａに噛合い連結することができ、各モータ４３を作動させてネジ軸２７および操作軸３３を回転操作することで、４個のクランプ機構３１を独立して任意に上下にねじ送り移動することができる。
【００３３】
そして、一方の操作台４０に備えたコントローラ４５において、加工対象のワークＷについてのワーク情報を入力することで、各クランプ機構３１は対象とするワークＷを適切に位置決め固定するために設定された所定位置に移動されて、ワークＷの固定あるいは固定解除を行う。
【００３４】
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００３５】
（１） コントローラ４５にワーク情報を入力する手段は、キー入力、バーコード入力、磁気カード入力、など周知の入力手段を適宜選択すればよい。
【００３６】
（２） 工作機械２１としては、潤滑油や切削屑が飛散してモータなどの駆動源にとって好ましくない環境下で加工が行われるものであればいかなるものでもよい。
（３） トラックフレーム３をワークＷとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バックホウの全体側面図
【図２】 本発明の治具装置を利用した機械加工設備の平面図
【図３】 治具装置におけるワーク保持状態を示す正面図
【図４】 治具装置を示す正面図
【図５】 治具装置の縦断側面図
【図６】 治具装置の要部を縦断した側面図
【図７】 治具装置におけるクランプ箇所を示す正面図
【符号の説明】
４ 旋回フレーム
２０ 作業台
２１ 工作機械（マシニング・センタ）
２７ ネジ軸
２７ａ 従動側クラッチ部材
３０ ネジ軸
３３ａ 従動側クラッチ部材
３８ クランプ部材
４０ 操作台
Ｗ ワーク
Claims (4)
- ワークを保持する作業台を、機械加工機における加工処理位置と、これから外れたワーク脱着位置との間に亘って進退移動可能に構成するとともに、
この作業台には、ワークを固定するクランプ部材を備えた複数のクランプ機構と、そのクランプ機構の複数個を夫々に備える一対の可動縦枠と、各可動縦枠上でクランプ機構同士を互いに遠近移動させるとともに、クランプ機構のクランプ移動方向に沿う平面上で、かつクランプ機構のクランプ移動方向に交差する方向で可動縦枠同士を互いに遠近移動させるクランプ操作装置とを備え、
前記ワーク脱着位置には、作業台のクランプ操作装置を駆動して各クランプ機構を移動調節する駆動手段を備えた操作台を配備し、
前記駆動手段を、複数の駆動モータと、各駆動モータの回転駆動力を前記クランプ操作装置の複数の入力部に対して各別に係脱して伝動及び伝動解除する駆動側クラッチ部材とで構成するとともに、
前記クランプ操作装置は、一つの入力部に伝えられた回転駆動力を前記可動縦枠の遠近方向の移動操作力に変換して伝達する軸伝動機構と、他の一つの入力部に伝えられた回転駆動力を、前記可動縦枠の遠近方向の移動に拘わらず可動縦枠上の前記クランプ機構の遠近方向の移動操作力に変換して伝達する軸伝動機構とで構成してある機械加工用治具装置。 - ワーク情報の入力に基づいて、ワーク情報が入力されたワークに対応して予め設定された位置に各クランプ部材を自動的に移動させる制御手段を備えてある請求項１記載の機械加工用治具装置。
- 前記ワークが全旋回型作業機の旋回フレームであり、前記機械加工機がマシニング・センタである請求項１または２記載の機械加工用治具装置。
- 加工処理位置とワーク脱着位置との間に亘って、２台の作業台を進退移動させるターンテーブルを備えてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の機械加工用治具装置。
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