JP3785717B2 - Clamping device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工されるワークを保持するためのクランプ装置に関し、特に、フライス盤を用いた薄肉板状ワークの平面加工に適用して好ましいクランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用エンジンのカムシャフトハウジング(ワーク)に、例えば取付孔の研削加工を施す場合、ワーク支持台の位置とワークを保持するためのクランプの圧力とをある値に設定して加工を行い、この加工後の寸法を計測した結果に基づいて、ワーク支持台の位置とワークのクランプ圧とを調節することが提案されている(例えば、特開平7−164,216号公報参照)。
【0003】
これにより、ワークであるカムシャフトハウジングは、シリンダヘッドに組み付けられた状態にほぼ近い状態で研削加工が施されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示された技術は、エンジン組付部品のうち、例えばコントロールバルブボディのような薄肉板物部品のフライス盤による平面加工にそのまま適用することはできない。フライス盤のカッターとクランプとが干渉してしまうからである。
【0005】
このため、薄肉板状のコントロールバルブボディWをフライス加工する場合には、図8に示すように、コントロールバルブボディWを3箇所M1,M2,M3でメインクランプするとともに、加工時の振動防止を目的としたナチュラルクランプN1〜N4を加工面の裏側から支持することが検討されている。
【0006】
しかしながら、フライス加工後のワークWの平面度を図9に示すHE1〜HE20の20箇所で測定してみると、図8に平面度等高線で示すように、ナチュラルクランプN1〜N4にて支持しているにも拘わらずワークWの中央が下に凹んでしまう結果となった。
【0007】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、薄肉板状ワークをフライス加工する場合に、平面度の高いワークを得ることができるクランプ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明のクランプ装置は、薄肉板状ワークをフライス加工する際に前記ワークを保持するクランプ装置において、前記ワークの少なくとも長手方向の中央寄りの位置で当該ワークの同じ位置の表裏を把持する複数のメインクランプと、前記メインクランプの把持位置の周囲に配置され、前記ワークの加工面の裏面を支持する複数のナチュラルクランプとを有することを特徴とする。
【0009】
薄肉板状ワークをフライス加工すると、ワーク自体の残留応力に加えてクランプ応力やカッター応力によって加工面に凹状の歪みが生じるが、請求項1記載のクランプ装置では、メインクランプがワークの少なくとも長手方向の中央寄りの同じ位置で当該ワークの表裏を把持するのに加えて、ナチュラルクランプが前記メインクランプの把持位置の周囲に配置されワークの加工面の裏面を支持するので、カッター応力による加工歪みを抑制することができ、ワークの平面度を高めることができる。
【0010】
また、請求項2記載のクランプ装置は、前記メインクランプの把持部の少なくとも何れか一方が点支持構造であることを特徴とする。メインクランプを点支持とすることで、メインクランプ応力による歪みを抑制することができる。この場合、メインクランプの把持部の両方を点支持とすることがより好ましいが、一方の把持部のみを点支持としても相当の歪み抑制効果が得られる。
【0011】
また、請求項3記載のクランプ装置は、前記それぞれのナチュラルクランプは、前記ワークの裏面に対する支持圧力を調節するナチュラルクランプ圧設定手段と、前記支持圧力を検出する圧力センサとをさらに有することを特徴とする。ナチュラルクランプ圧と平面度には相関関係があるため、このナチュラルクランプ圧を調節することで、より平面度の高いワークを得ることができる。特に、ナチュラルクランプのそれぞれのクランプ圧を個別に調節できるので、ワークを全体にわたって高平面度とすることができる。
【0012】
また、請求項4記載のクランプ装置は、前記それぞれのナチュラルクランプは、作動異常センサをさらに有することを特徴とする。ナチュラルクランプの作動異常を検出することで、予期せぬナチュラルクランプ圧が作用することによる平面度の低下を未然に防止することができる。
【0013】
さらに、請求項5記載のクランプ装置は、前記ワークの平面度を計測する平面度測定手段と、前記平面度測定手段による測定結果に基づいて前記ナチュラルクランプの支持圧力を算出するナチュラルクランプ圧算出手段とをさらに有し、前記ナチュラルクランプ圧設定手段は、前記ナチュラルクランプ圧算出手段からの出力信号により制御されることを特徴とする。
【0014】
この請求項5記載のクランプ装置では、平面度測定手段によって加工されたワークの平面度を測定し、この測定結果をナチュラルクランプ圧算出手段に取り込んで、ナチュラルクランプの適切な支持圧力を算出する。そして、得られた適切な支持圧力をナチュラルクランプ圧設定手段に出力し、この支持圧力で次のワークを支持する。このように、フィードバック制御することにより、より高い平面度のワークを得ることができる。
【0015】
【発明の効果】
請求項1記載のクランプ装置によれば、メインクランプおよびナチュラルクランプの設定位置が適切であるため、カッター応力による加工歪みを抑制することができ、ワークの平面度を高めることができる。
【0016】
請求項2記載のクランプ装置によれば、点支持でメインクランプされるので、メインクランプ応力による歪みを抑制することができ、平面度の高いワークを得ることができる。
【0017】
請求項3記載のクランプ装置によれば、ナチュラルクランプ圧が調節できるので、より平面度の高いワークを得ることができる。特に、ナチュラルクランプのそれぞれのクランプ圧を個別に調節できるので、ワークを全体にわたって高平面度とすることができる。
【0018】
請求項4記載のクランプ装置によれば、ナチュラルクランプの作動異常を検出するので、予期せぬナチュラルクランプ圧が作用することによる平面度の低下を未然に防止することができる。
【0019】
請求項5記載のクランプ装置によれば、平面度測定手段によって加工されたワークの平面度を測定し、この測定結果をフィードバック制御して次のクランプを行うので、高平面度のワークを高合格率で得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず最初に本実施形態のクランプ装置の機械系について説明する。
図1は本実施形態におけるメインクランプおよびナチュラルクランプの設定位置を示す平面図、図2は本実施形態のクランプ装置を示す平面図、図3は同じく側面図、図4は同実施形態に係るメインクランプを示す要部側面図、図5は同実施形態に係るナチュラルクランプを示す側面図である。
【0021】
本実施形態のクランプ装置は、図1および図2に示す如き略矩形状、薄肉板状のコントロールバルブボディWの一主面(図面では表面側)をフライス加工する際に、このワークWを保持するためのクランプ装置である。
【0022】
このクランプ装置は、図1および図2に示されるように、3つのメインクランプ10と、6つのナチュラルクランプ20とを有しており、メインクランプ10は、矩形状のワークWの長手方向の端部から中央よりの位置MS1〜MS3に3箇所配置されている。これに対して、ナチュラルクランプ20は、メインクランプ10が設けられた位置MS1〜MS3の周囲NS1〜NS6に配置されている。例えば、メインクランプMS1の周囲にはナチュラルクランプNS1,NS2,NS3が配置され、メインクランプMS2の周囲にはナチュラルクランプNS4,NS5が配置され、メインクランプMS3の周囲にはナチュラルクランプNS5,NS6が配置されている。
【0023】
各メインクランプ10は、図4に示されるように、ワークWの表裏面を把持するもので、ワークWの裏面にシート19が当接する一方で、ワークWの表面にスイングアーム13が当接する。このスイングアーム13の先端は、点支持(点支持部15参照)となるように曲面状に形成されている。スイングアーム13は、プランジャ11の先端に軸支されており、またスイングアーム13の中央にはリンク12が設けられている。したがって、プランジャ11が出没するとリンク1によってスイングアーム13が開閉し、ワークWを把持および解放する。なお、14は、スイングアーム13をロックするための流体圧を印加する入力ポートである。
【0024】
これに対して、ナチュラルクランプ20は、図3に示されるように、ワークWの裏面に当接してこれを支持するものであって、図5に示されるように、プランジャ23の先端にパッド24が取り付けられている。このパッド24がワークWの裏面に当接する。プランジャ23の出没はプランジャ圧入力ポート21からの流体の流入によって動作し、ロック圧入力ポートからの流体の流入によってロックされる。このナチュラルクランプ20には、圧力センサ26が内蔵されており、プランジャ23のクランプ圧を検出し、後述するナチュラルクランプ圧設定部にフィードバックする。さらに、このナチュラルクランプ20には、プランジャ23の作動異常を検出するための作動異常センサ25が設けられており、上述するフライス盤の制御部へフィードバックする。
【0025】
なお、図2においてワークWの一縁には当該ワークWを位置決めするための位置決めバー31,32が設けられている。
【0026】
次に本実施形態のクランプ装置の制御系について説明する。
図6は本発明のクランプ装置の実施形態の制御系の構成を示すブロック図、図7は図6に示すブロック図の制御手順を示すフローチャートである。
【0027】
まず、メインクランプ10については、フライス盤制御部107からの信号がメインクランプ駆動部101に入力され、これによりプランジャ11が動作してメインクランプ部102が開閉する。
【0028】
一方、本実施形態のクランプ装置は、ワークWの平面度を計測するための三次元形状測定部109を有しており、この測定結果は、平面度判定部110に出力される。平面度判定部110では、例えば図1に示すメインクランプ位置MS1〜MS3の平面度を基準として、各ナチュラルクランプ位置NS1〜NS6の平面度の差異を求める。この判断結果はナチュラルクランプ圧算出部111に出力される。
【0029】
ナチュラルクランプ圧算出部111では、下記演算式(1)に基づいてナチュラルクランプ圧が演算され、この結果は、各ナチュラルクランプ20のナチュラルクランプ圧設定部108に出力される。
【0030】
【数1】
δMAX (片持梁)=WL3 /3EI …(1)
ここで、Wは荷重、Lは張り出し距離、Eは縦弾性係数、Iは断面係数をそれぞれ表し、I=bh3 /12(ただし、b:幅、h:有効高さ)で表される。また、L(i),E(i),I(i)はクランプ位置毎の固有値である。また、上記(1)式より、W(i)=δMAX ・3EI/L3 となる。
【0031】
例えば、図1に示すナチュラルクランプNS1の圧力設定値は、図9に示す平面度測定位置において、NS1に対応するHE1から、メインクランプ位置MS1に対応するHE4を減じた値により求められる。次に、上記(1)式の変形式であるW(i)=δMAX ・3EI/L3 から荷重W(i)を求め、この荷重に相当するナチュラルクランプ圧を算出する。
【0032】
ナチュラルクランプ圧設定部108では、ナチュラルクランプ20に内蔵された圧力センサ26からの検出値を取り込み、上述したナチュラルクランプ圧算出部111からの指令信号に基づいてナチュラルクランプ駆動部105に指令信号を出力し、ナチュラルクランプ部104、すなわちプランジャ23を動作させる。これにより、ナチュラルクランプの支持圧力が適切な値にフィードバック制御されることになる。
【0033】
なお、ナチュラルクランプ20に設けられたナチュラルクランプ作動異常センサ25からの検出信号はフライス盤制御部107に出力され、異常である場合は当該フライス盤制御部107に表示される。
【0034】
次に動作を説明する。
図7に示すように、フライス加工後のワークの平面度を三次元形状測定部109により求め(ステップ1)、平面度判定部110にて平面度を判定する(ステップ2)。測定された平面度が規格を満足する場合には、ステップ7へ進むが、規格を満足しない場合には、ステップ6へ進み、ナチュラルクランプ圧算出部111にて上述した手順でナチュラルクランプ圧を算出し、ナチュラルクランプ圧設定部108ではこれに基づいて適切なナチュラルクランプ圧を設定する(ステップ6)。
【0035】
これと並行して、ワークWの位置決めを行い(ステップ4)、メインクランプ10をロックする(ステップ5)。
【0036】
ステップ7では、適切な圧力に設定された各ナチュラルクランプ20を作動し、ロックする(ステップ8)。このとき、作動異常センサ25の出力信号を監視し(ステップ9)、異常が生じた場合にはフライス盤制御部107に異常表示を行う(ステップ10)。
【0037】
以上で、メインクランプ10とナチュラルクランプ20によるセッティングが終了するので、ステップ11にてワークWの表面をフライス加工する。このフライス加工が終了すると、まず各ナチュラルクランプ20を解除する(ステップ12)とともに、各メインクランプ10を解除する(ステップ13)。ワークWの保持が解除されたら、ワークWを移動して(ステップ14)、フライス加工の平面度を三次元形状測定部109により計測し(ステップ15)、ステップ1に戻る。
【0038】
上述した薄肉板状のワークWをフライス加工すると、ワーク自体の残留応力に加えてクランプ応力やカッター応力によって加工面に凹状の歪みが生じるが、本実施形態のクランプ装置では、メインクランプ10がワークWの少なくとも長手方向の中央寄りの位置で当該ワークWの表裏を把持するのに加えて、ナチュラルクランプ20がメインクランプ10の把持位置の周囲に配置されワークWの加工面の裏面を支持しているので、カッター応力による加工歪みを抑制することができ、ワークWの平面度を高めることができる。
【0039】
また、本実施形態のクランプ装置では、メインクランプ10を点支持としているので、メインクランプ応力による歪みを抑制することができる。また、それぞれのナチュラルクランプ20は、ワークWの裏面に対する支持圧力が調節できるので、より平面度の高いワークを得ることができる。ナチュラルクランプ圧と平面度には相関関係があるからである。特に、ナチュラルクランプ20のそれぞれのクランプ圧を個別に調節できるので、ワークWを全体にわたって高平面度とすることができる。
【0040】
また、本実施形態のクランプ装置では、それぞれのナチュラルクランプ20に作動異常センサが設けられているので、各ナチュラルクランプ20の作動異常を検出することで、予期せぬナチュラルクランプ圧が作用することによる平面度の低下を未然に防止することができる。
【0041】
さらに、本実施形態のクランプ装置は、三次元形状測定部109によって加工されたワークWの平面度を測定し、この測定結果をナチュラルクランプ圧算出部111に取り込んでフィードバック制御するので、より高い平面度のワークを得ることができる。
【0042】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクランプ装置の実施形態におけるメインクランプおよびナチュラルクランプの設定位置を示す平面図である。
【図2】本発明のクランプ装置の実施形態を示す平面図である。
【図3】本発明のクランプ装置の実施形態を示す側面図である。
【図4】本発明のクランプ装置の実施形態に係るメインクランプを示す要部側面図である。
【図5】本発明のクランプ装置の実施形態に係るナチュラルクランプを示す側面図である。
【図6】本発明のクランプ装置の実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。
【図7】図6に示すブロック図の制御手順を示すフローチャートである。
【図8】参考とされるクランプ装置のメインクランプおよびナチュラルクランプの設定位置を示す平面図である。
【図9】平面度を測定するための測定位置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
10…メインクランプ
15…点支持部
20…ナチュラルクランプ
25…作動異常センサ
26…圧力センサ
108…ナチュラルクランプ圧設定手段
109…三次元形状測定部(平面度測定手段)
111…ナチュラルクランプ圧算出部(ナチュラルクランプ圧算出手段)
W…ワーク
MS1〜MS3…メインクランプ位置
NS1〜NS6…ナチュラルクランプ位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clamping device for holding a workpiece to be machined, and more particularly to a clamping device that is preferably applied to planar processing of a thin plate workpiece using a milling machine.
[0002]
[Prior art]
For example, when grinding a mounting hole in a camshaft housing (work) of an automobile engine, the position of the work support and the pressure of the clamp for holding the work are set to a certain value. It has been proposed to adjust the position of the workpiece support base and the clamp pressure of the workpiece based on the result of measuring the dimension after machining (see, for example, JP-A-7-164,216).
[0003]
As a result, the camshaft housing, which is a workpiece, is ground in a state substantially close to the state assembled to the cylinder head.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique disclosed in the above publication cannot be applied as it is to plane machining by a milling machine of thin plate parts such as a control valve body among engine assembly parts. This is because the cutter and the clamp of the milling machine interfere with each other.
[0005]
Therefore, when milling the thin control valve body W, as shown in FIG. 8, the control valve body W is clamped at three locations M1, M2 and M3, and vibration during machining is prevented. Supporting the intended natural clamps N1 to N4 from the back side of the processed surface has been studied.
[0006]
However, when the flatness of the workpiece W after milling is measured at 20 points HE1 to HE20 shown in FIG. 9, it is supported by natural clamps N1 to N4 as shown by the flatness contours in FIG. The result was that the center of the workpiece W was recessed downwards.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a clamping device capable of obtaining a workpiece with high flatness when milling a thin plate workpiece. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the clamping device of the present invention according to claim 1 is a clamping device for holding the workpiece when milling a thin plate workpiece, and at least a position near the center of the workpiece in the longitudinal direction. And a plurality of main clamps for gripping the front and back of the workpiece at the same position, and a plurality of natural clamps arranged around the gripping position of the main clamp and supporting the back surface of the work surface of the workpiece. To do.
[0009]
When a thin plate-like workpiece is milled, a concave distortion occurs in the machining surface due to the clamping stress or cutter stress in addition to the residual stress of the workpiece itself. In the clamping device according to claim 1, the main clamp is at least in the longitudinal direction of the workpiece. In addition to gripping the front and back of the workpiece at the same position near the center, the natural clamp is placed around the gripping position of the main clamp and supports the back side of the work surface of the workpiece, so that processing distortion due to cutter stress is reduced. Therefore, the flatness of the workpiece can be increased.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, at least one of the grip portions of the main clamp has a point support structure. By using the main clamp as a point support, distortion due to the main clamp stress can be suppressed. In this case, it is more preferable that both of the grip portions of the main clamp are point-supported. However, even if only one of the grip portions is point-supported, a considerable distortion suppressing effect can be obtained.
[0011]
The clamp device according to claim 3, wherein each of the natural clamps further includes a natural clamp pressure setting unit that adjusts a support pressure with respect to the back surface of the workpiece, and a pressure sensor that detects the support pressure. And Since there is a correlation between the natural clamp pressure and flatness, a workpiece with higher flatness can be obtained by adjusting the natural clamp pressure. In particular, since the clamp pressures of the natural clamps can be adjusted individually, the work can have a high flatness throughout.
[0012]
The clamp device according to claim 4 is characterized in that each of the natural clamps further includes an operation abnormality sensor. By detecting an abnormal operation of the natural clamp, it is possible to prevent a decrease in flatness due to an unexpected natural clamp pressure acting.
[0013]
Furthermore, the clamping device according to claim 5 is a flatness measuring unit that measures the flatness of the workpiece, and a natural clamp pressure calculating unit that calculates a support pressure of the natural clamp based on a measurement result by the flatness measuring unit. The natural clamp pressure setting means is controlled by an output signal from the natural clamp pressure calculation means.
[0014]
In the clamp device according to the fifth aspect, the flatness of the workpiece processed by the flatness measuring means is measured, and the measurement result is taken into the natural clamp pressure calculating means to calculate an appropriate support pressure for the natural clamp. Then, the obtained appropriate support pressure is output to the natural clamp pressure setting means, and the next workpiece is supported by this support pressure. Thus, a workpiece with higher flatness can be obtained by feedback control.
[0015]
【The invention's effect】
According to the clamp apparatus of Claim 1, since the setting position of a main clamp and a natural clamp is appropriate, the process distortion by cutter stress can be suppressed and the flatness of a workpiece | work can be raised.
[0016]
According to the clamp device of the second aspect, since the main clamp is performed with point support, distortion due to the main clamp stress can be suppressed, and a workpiece with high flatness can be obtained.
[0017]
According to the clamp device of the third aspect, since the natural clamp pressure can be adjusted, a workpiece with higher flatness can be obtained. In particular, since the clamp pressures of the natural clamps can be adjusted individually, the work can have a high flatness throughout.
[0018]
According to the clamp device of the fourth aspect, since the abnormal operation of the natural clamp is detected, it is possible to prevent the flatness from being lowered due to an unexpected natural clamp pressure.
[0019]
According to the clamp device of the fifth aspect, the flatness of the workpiece machined by the flatness measuring means is measured, and the next clamping is performed by feedback-controlling the measurement result. Can be obtained at a rate.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the mechanical system of the clamping device of this embodiment will be described.
1 is a plan view showing the setting positions of a main clamp and a natural clamp in the present embodiment, FIG. 2 is a plan view showing a clamp device of the present embodiment, FIG. 3 is a side view of the same, and FIG. 4 is a main view related to the same embodiment. The principal part side view which shows a clamp, FIG. 5 is a side view which shows the natural clamp which concerns on the same embodiment.
[0021]
The clamping device of the present embodiment holds the workpiece W when milling one main surface (surface side in the drawing) of a substantially rectangular and thin plate-like control valve body W as shown in FIGS. It is the clamp device for doing.
[0022]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this clamp device has three main clamps 10 and six natural clamps 20, and the main clamps 10 are ends in the longitudinal direction of a rectangular workpiece W. Three positions are arranged at positions MS1 to MS3 from the center to the center. On the other hand, the natural clamp 20 is arrange | positioned in the periphery NS1-NS6 of the position MS1-MS3 in which the main clamp 10 was provided. For example, natural clamps NS1, NS2, NS3 are arranged around the main clamp MS1, natural clamps NS4, NS5 are arranged around the main clamp MS2, and natural clamps NS5, NS6 are arranged around the main clamp MS3. Has been.
[0023]
As shown in FIG. 4, each main clamp 10 grips the front and back surfaces of the workpiece W. The sheet 19 abuts on the back surface of the workpiece W, while the swing arm 13 abuts on the surface of the workpiece W. The tip of the swing arm 13 is formed in a curved surface so as to be point supported (see the point support 15). The swing arm 13 is pivotally supported at the tip of the plunger 11, and a link 12 is provided at the center of the swing arm 13. Therefore, when the plunger 11 moves in and out, the swing arm 13 is opened and closed by the link 1 to grip and release the workpiece W. Reference numeral 14 denotes an input port for applying a fluid pressure for locking the swing arm 13.
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the natural clamp 20 abuts on and supports the back surface of the workpiece W. As shown in FIG. Is attached. The pad 24 comes into contact with the back surface of the workpiece W. The plunger 23 moves in and out by the inflow of fluid from the plunger pressure input port 21 and is locked by the inflow of fluid from the lock pressure input port. The natural clamp 20 has a built-in pressure sensor 26 that detects the clamp pressure of the plunger 23 and feeds it back to a natural clamp pressure setting section described later. Furthermore, the natural clamp 20 is provided with an operation abnormality sensor 25 for detecting an operation abnormality of the plunger 23, and feeds back to the control unit of the milling machine described above.
[0025]
In FIG. 2, positioning bars 31 and 32 for positioning the workpiece W are provided at one edge of the workpiece W.
[0026]
Next, the control system of the clamping device of this embodiment will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control system of the embodiment of the clamping device of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart showing the control procedure of the block diagram shown in FIG.
[0027]
First, for the main clamp 10, a signal from the milling machine control unit 107 is input to the main clamp drive unit 101, whereby the plunger 11 operates to open and close the main clamp unit 102.
[0028]
On the other hand, the clamping device of this embodiment includes a three-dimensional shape measuring unit 109 for measuring the flatness of the workpiece W, and the measurement result is output to the flatness determining unit 110. The flatness determination unit 110 obtains the difference in flatness between the natural clamp positions NS1 to NS6 with reference to the flatness of the main clamp positions MS1 to MS3 shown in FIG. This determination result is output to the natural clamp pressure calculation unit 111.
[0029]
The natural clamp pressure calculation unit 111 calculates a natural clamp pressure based on the following calculation formula (1), and the result is output to the natural clamp pressure setting unit 108 of each natural clamp 20.
[0030]
[Expression 1]
δMAX (cantilever) = WL3 / 3EI (1)
Here, W represents a load, L represents an overhang distance, E represents a longitudinal elastic modulus, I represents a section modulus, and is represented by I = bh3 / 12 (where b: width, h: effective height). L (i), E (i), and I (i) are eigenvalues for each clamp position. From the above equation (1), W (i) = δMAX · 3EI / L3.
[0031]
For example, the pressure setting value of the natural clamp NS1 shown in FIG. 1 is obtained by a value obtained by subtracting HE4 corresponding to the main clamp position MS1 from HE1 corresponding to NS1 at the flatness measurement position shown in FIG. Next, a load W (i) is obtained from W (i) = δMAX · 3EI / L3 which is a modified expression of the above equation (1), and a natural clamp pressure corresponding to this load is calculated.
[0032]
The natural clamp pressure setting unit 108 takes in the detection value from the pressure sensor 26 built in the natural clamp 20 and outputs a command signal to the natural clamp drive unit 105 based on the command signal from the natural clamp pressure calculation unit 111 described above. Then, the natural clamp portion 104, that is, the plunger 23 is operated. Thereby, the support pressure of the natural clamp is feedback controlled to an appropriate value.
[0033]
Note that a detection signal from the natural clamp operation abnormality sensor 25 provided in the natural clamp 20 is output to the milling machine control unit 107, and is displayed on the milling machine control unit 107 when there is an abnormality.
[0034]
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 7, the flatness of the workpiece after milling is obtained by the three-dimensional shape measuring unit 109 (step 1), and the flatness is judged by the flatness determining unit 110 (step 2). If the measured flatness satisfies the standard, the process proceeds to step 7. If the measured flatness does not satisfy the standard, the process proceeds to step 6, and the natural clamp pressure calculation unit 111 calculates the natural clamp pressure according to the procedure described above. Then, the natural clamp pressure setting unit 108 sets an appropriate natural clamp pressure based on this (step 6).
[0035]
In parallel with this, the workpiece W is positioned (step 4), and the main clamp 10 is locked (step 5).
[0036]
In step 7, each natural clamp 20 set to an appropriate pressure is actuated and locked (step 8). At this time, the output signal of the operation abnormality sensor 25 is monitored (step 9), and if an abnormality occurs, an abnormality is displayed on the milling machine control unit 107 (step 10).
[0037]
Since the setting by the main clamp 10 and the natural clamp 20 is completed, the surface of the workpiece W is milled in step 11. When this milling is completed, each natural clamp 20 is first released (step 12), and each main clamp 10 is released (step 13). When the holding of the workpiece W is released, the workpiece W is moved (step 14), the flatness of the milling process is measured by the three-dimensional shape measuring unit 109 (step 15), and the process returns to step 1.
[0038]
When the thin plate-like workpiece W described above is milled, a concave distortion occurs in the machining surface due to the clamp stress or the cutter stress in addition to the residual stress of the workpiece itself. However, in the clamping device of this embodiment, the main clamp 10 is the workpiece. In addition to gripping the front and back of the workpiece W at least at a position near the center of the longitudinal direction of W, a natural clamp 20 is arranged around the gripping position of the main clamp 10 to support the back surface of the processed surface of the workpiece W. Therefore, the processing distortion due to the cutter stress can be suppressed, and the flatness of the workpiece W can be increased.
[0039]
Moreover, in the clamp apparatus of this embodiment, since the main clamp 10 is point-supported, distortion due to main clamp stress can be suppressed. Moreover, since each natural clamp 20 can adjust the support pressure with respect to the back surface of the workpiece | work W, it can obtain a workpiece | work with higher flatness. This is because there is a correlation between the natural clamp pressure and the flatness. In particular, since the clamp pressure of each of the natural clamps 20 can be adjusted individually, the work W can have a high flatness throughout.
[0040]
Moreover, in the clamp apparatus of this embodiment, since the operation abnormality sensor is provided in each natural clamp 20, by detecting the operation abnormality of each natural clamp 20, it is because an unexpected natural clamp pressure acts. A decrease in flatness can be prevented in advance.
[0041]
Furthermore, the clamping device of the present embodiment measures the flatness of the workpiece W processed by the three-dimensional shape measuring unit 109, takes this measurement result into the natural clamp pressure calculating unit 111, and performs feedback control. A degree of work can be obtained.
[0042]
The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing setting positions of a main clamp and a natural clamp in an embodiment of a clamping device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the clamping device of the present invention.
FIG. 3 is a side view showing an embodiment of the clamping device of the present invention.
FIG. 4 is a side view of a main part showing a main clamp according to an embodiment of a clamp device of the present invention.
FIG. 5 is a side view showing a natural clamp according to an embodiment of the clamping device of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control system of the embodiment of the clamping device of the present invention.
7 is a flowchart showing a control procedure of the block diagram shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a plan view showing setting positions of a main clamp and a natural clamp of a clamping device to be referred to.
FIG. 9 is a plan view showing an example of a measurement position for measuring flatness.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main clamp 15 ... Point support part 20 ... Natural clamp 25 ... Operation abnormality sensor 26 ... Pressure sensor 108 ... Natural clamp pressure setting means 109 ... Three-dimensional shape measurement part (flatness measurement means)
111 ... Natural clamp pressure calculation unit (natural clamp pressure calculation means)
W ... Work MS1-MS3 ... Main clamp position NS1-NS6 ... Natural clamp position

Claims (5)

薄肉板状ワークをフライス加工する際に前記ワークを保持するクランプ装置において、
前記ワークの少なくとも長手方向の中央寄りの位置で当該ワークの同じ位置の表裏を把持する複数のメインクランプと、
前記メインクランプの把持位置の周囲に配置され、前記ワークの加工面の裏面を支持する複数のナチュラルクランプと、を有することを特徴とするクランプ装置。
In a clamping device that holds the workpiece when milling a thin plate workpiece,
A plurality of main clamps for gripping the front and back of the workpiece at the same position at least near the center of the workpiece in the longitudinal direction;
A clamp apparatus comprising: a plurality of natural clamps arranged around a gripping position of the main clamp and supporting a back surface of a processed surface of the workpiece.
前記メインクランプの把持部の少なくとも何れか一方が点支持構造であることを特徴とする請求項1記載のクランプ装置。The clamping device according to claim 1, wherein at least one of the grip portions of the main clamp has a point support structure. 前記それぞれのナチュラルクランプは、前記ワークの裏面に対する支持圧力を調節するナチュラルクランプ圧設定手段と、前記支持圧力を検出する圧力センサとをさらに有することを特徴とする請求項1または2記載のクランプ装置。3. The clamp device according to claim 1, wherein each of the natural clamps further includes a natural clamp pressure setting unit that adjusts a support pressure with respect to a back surface of the workpiece, and a pressure sensor that detects the support pressure. . 前記それぞれのナチュラルクランプは、作動異常センサをさらに有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のクランプ装置。The clamp device according to claim 1, wherein each of the natural clamps further includes an operation abnormality sensor. 前記ワークの平面度を計測する平面度測定手段と、前記平面度測定手段による測定結果に基づいて前記ナチュラルクランプの支持圧力を算出するナチュラルクランプ圧算出手段とをさらに有し、
前記ナチュラルクランプ圧設定手段は、前記ナチュラルクランプ圧算出手段からの出力信号により制御されることを特徴とする請求項3または4記載のクランプ装置。
A flatness measuring means for measuring the flatness of the workpiece; and a natural clamp pressure calculating means for calculating a support pressure of the natural clamp based on a measurement result by the flatness measuring means,
The clamp apparatus according to claim 3 or 4, wherein the natural clamp pressure setting means is controlled by an output signal from the natural clamp pressure calculation means.
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