JP4358460B2 - フライス加工用のクランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス加工に用いるワークのクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来周知のようにワークのフライス加工では、通常、ワークの形状に応じてクランプ装置やビリ止め装置（ナチュラルクランプ），位置決め装置等、複数の機能を併用して加工を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、斯様に複数の機能を併用すると、設計，製作，組付けに時間がかかり、また、油圧回路や電気回路が複雑になって全体的にコスト高が生じてしまう不具合が指摘されていた。
【０００４】
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、既述した複数種の機能を一つに纏め、簡単で廉価なフライス加工用のクランプ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係るフライス加工用のクランプ装置は、ワークに形成された少なくとも２以上の円形状の孔に対応して複数の取付孔が形成された治具ベースと、治具ベースの各取付孔に夫々取り付き、少なくとも各取付孔から上方へ突出する上部側が、対応するワークの孔より小径な円筒状に形成され、中心に貫通孔が上下方向に貫通するスリーブと、上記各スリーブの上部側外周に着脱自在に環装され、対応するワークの孔より小径で、上端部から下方へ設けた複数のスリットで区画された各分割片が外方へ弾性変形可能に形成され、スリーブの上方へ突出する当該各分割片の上端側内周に傾斜部が形成された環状のコレットと、上記スリーブの下方に装着され、上記貫通孔内をピストンが伸縮する油圧シリンダと、上記ピストンに固着され、当該ピストンの伸縮により上記貫通孔を上下動し、外周にテーパ部が形成された円盤状の先端部がスリーブの上方に突出すると共に、当該先端部の裏面側にこれと中心軸を同じくして円形状のストッパ部が一体成形された断面略Ｔ字状のドローバーとからなり、ドローバーの先端部の上記テーパ部は、ピストンの縮退による当該ドローバーの下降に伴い、コレットの各分割片の傾斜部に圧接し乍ら、当該各分割片を外方に押圧，変形させてワークの各孔の内周に圧接させ、ドローバーの上記ストッパ部は、ドローバーの過下降によるコレットの破損を防止することを特徴とする。
【０００７】
（作用）
請求項１に係るクランプ装置によれば、ピストンの縮退によるドローバーの下降に伴い、ドローバーの先端部のテーパ部はコレットの各分割片の傾斜部に圧接し乍ら、当該各分割片を外方に押圧，変形させてワークの各孔の内周に圧接させ、これによりワークが治具ベース上にクランプされる。
【０００８】
そして、斯様にワークの各孔を介して当該ワークが治具ベース上にクランプされることで同時にシリンダブロックの位置決めが図られ、従来の如き位置決め装置が不要となる。
また、ワークのクランプ作業時に、誤ってワークがドローバーの先端部を押圧してドローバーがワークの重量で下降しても、ストッパ部がスリーブの上端面に当接してドローバーの過下降によるコレットの破損を防止する。
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は請求項１の一実施形態に係るクランプ装置の要部拡大断面図を示し、図中、１はエンジンのシリンダブロック（ワーク）で、図２に示すようにシリンダブロック１には燃料ポンプ（図示せず）の装着孔３を始め、その他の部品を装着する２つの円形状の装着孔５，７が、所謂「ミミ」と称される左右のフランジ部９，１１に開口しており、図２に示すように各装着孔３，５，７の周辺領域Ａ，Ｂが、夫々、フライス加工の対象領域となっている。
【００１０】
また、図１，図３及び図４に於て、１３，１５は一対の治具ベースで、図示するように両治具ベース１３，１５は平面視円形状の回転テーブル１７上に対向配置されている。そして、図２及び図４に示すように回転テーブル１７は、基台１９上をレール２１，２３に沿って矢印Ｃ，Ｄ方向へ移動可能な移動テーブル２５に回転可能に取り付けられており、治具ベース１３，１５は、回転テーブル１７と移動テーブル２５の動きに連動して基台１９上を矢印Ｅ，Ｆ方向へ回転し、且つ矢印Ｃ，Ｄ方向へ移動するようになっている。そして、図３に示すように上記装着孔３，５に対応して２つの円形状の取付孔２７，２９が一方の治具ベース１３に形成され、また、装着孔７に対応して１つの円形状の取付孔３１が他方の治具ベース１５に形成されており、各取付孔２７，２９，３１は、各々に対応する装着孔３，５，７よりも小径とされている。
【００１１】
そして、各取付孔２７，２９，３１に、夫々、本実施形態の特徴たるクランプ兼位置決め機構（以下、「コレットクランプ機構」という）３３，３５，３７が取り付けられている。
図１は取付孔２７に取り付くコレットクランプ機構３３の詳細を示し、図に於て、３９は外周の中央部に突設した環状のフランジ４１を介して治具ベース１３にボルト締めされたスリーブで、円筒状に形成されたスリーブ３９の下部側が取付孔２７に嵌合し、そして、フランジ４１を境に同じく円筒状に形成されたスリーブ３９の上部側が治具ベース１３上に突出している。そして、スリーブ３９の中央部を貫通孔４３が上下方向に貫通しており、当該貫通孔４３と装着孔３，取付孔２７は中心軸を同じくしている。
【００１２】
尚、スリーブ３９の上部側も装着孔３より小径とされており、その上端側外周は、後述するコレット４５の環装を容易にするためテーパ状に切り欠かれて先細となっている。
そして、上述したようにスリーブ３９の上部側外周に、環状のコレット４５がスリーブ３９と同一中心軸上に環装されており、当該コレット４５はフランジ４１上に載置されている。
【００１３】
コレット４５は、装着孔３に比し若干小径な外径寸法とされており、図５及び図６に示すように上端部から下方へ設けた複数本のスリット４７によって、複数の分割片４９が区画形成されている。そして、図１に示すようにスリーブの上方へ突出する各分割片４９の上端側内周に、内方へ順次傾斜する傾斜部５１が設けられている。
【００１４】
そして、本実施形態では、材質ＳＣＭ４３５Ｈのクロムモリブデン鋼を、硬度ＨＲｃ４５となるように高周波焼入れを行ってコレット４５を製造しており、各分割片４９は、夫々、外方（コレット４５の径方向）へ＋１．０〜１．５の開き代を以って弾性変形可能とされている。
また、図１に於て、５３はスリーブ３９の下部にボルト締めされた油圧シリンダで、そのピストン５５は貫通孔４３の中心軸上を伸縮し、当該ピストン５５の先端にドローバー５７がボルト締めされている。
【００１５】
ドローバー５７は、ピストン５５の伸縮により貫通孔４３に沿って上下動し、外周にテーパ部５９が形成された円盤状の先端部６１がスリーブ３９の上方に突出した断面略Ｔ字状からなり、当該先端部６１は装着孔３よりも小径とされている。
而して、ドローバー５７の中心軸上にはボルト挿通孔６３が設けられており、上記先端部６１側からボルト６５を当該ボルト挿通孔６３に挿通させてこれをピストン５５に螺着することで、ピストン５５の先端にドローバー５７が連結されている。
【００１６】
そして、ピストン５５を縮退させて、ドローバー５７を貫通孔４３に沿って順次下降させると、ドローバー５７の先端部６１の外周に形成されたテーパ部５９が、コレット４５の各分割片４９の傾斜部５１に圧接し乍ら、当該各分割片４９を外方に押圧，変形させて、図１に示すように各分割片４９を装着孔３の内周に圧接させるようになっている。
【００１７】
また、ドローバー５７の先端部６１の裏面側には、当該先端部６１と中心軸を同じくして円形状の肉厚なストッパ部６７が一体成形されており、上述したようにドローバー５７の下降で各分割片４９が装着孔３の内周に圧接してシリンダブロック１のクランプが完了したとき、当該ストッパ部６７とスリーブ３９の上端面６９との間に若干の隙間７１が開くように設定されている。
【００１８】
そして、例えばシリンダブロック１のクランプ作業時に、誤ってシリンダブロック１がドローバー５７の先端部６１を押圧してドローバー５７がシリンダブロック１の重量で下降しても、ストッパ部６７がスリーブ３９の上端面６９に当接してドローバー５７の過下降によるコレット４５の破損を防止している。
その他、図１に於て、７３はスリーブ３９に形成されたエアブロー流路で、その下流側がスリーブ３９の上端面６９に開口し、エアブロー流路７３の上流側がフランジ４１の底面に開口している。
【００１９】
一方、治具ベース１３には、スリーブ３９を固着した際に上記エアブロー流路７３に連通するエアブロー流路７５が設けられており、フライス加工終了後、スリーブ３９の上端面６９から高圧のエアを噴出させて切粉を除去するようになっている。
また、図４に於て、７７は基台１９に立設した支柱７９に装着されたフライスカッターで、当該フライスカッター７７は矢印方向、即ち、回転テーブル１７方向へ前進可能、且つ回転テーブル１７から後退可能に構成されており、当該フライスカッター７７を始め、回転テーブル１７，移動テーブル２５はコントロールユニットによるモータ制御で駆動するようになっている。
【００２０】
そして、図示しないがその他のコレットクランプ機構３５，３７も、夫々、上記コレットクランプ機構３３と同一構造とされているが、各コレットクランプ機構３５，３７のスリーブやコレット，ドローバーは、装着孔５，７と取付孔２９，３１の寸法に応じ、コレットクランプ機構３３のスリーブ３９やコレット４５，ドローバー５７等と寸法を異にしている。
【００２１】
また、各コレットクランプ機構３３，３５，３７に於て、ドローバー，コレット及びスリーブは、シリンダブロック１やその他のワークに形成された孔（取付孔）の寸法に応じ、外径寸法の異なる他のドローバーやコレット，スリーブに適宜交換できるようになっている。
本実施形態に係るクランプ装置８１はこのように構成されており、以下、図２に示すシリンダブロック１の領域Ａ，Ｂをフライス加工するに当たり、シリンダブロック１をクランプ装置８１でクランプする場合の手順や動作を図１のコレットクランプ機構３３で説明するが、他のコレットクランプ機構３５，３７に於ても、同様な手順や動作が並行して行われる。
【００２２】
先ず、ピストン５５からドローバー５７を外した状態で、治具ベース１３に取り付くスリーブ３９の上部側外周にコレット４５を環装する。
尚、フライス加工時にコレット４５内への切粉の流入を防ぐため、各スリット４７にシリコンを充填しておく。
そして、ピストン５５をやや上方に伸長させてドローバー５７をピストン５５にボルト締めし、その先端部６１をコレット４５の上方に位置決めしておく。
【００２３】
同様に、他のコレットクランプ機構３５，３７に於ても、スリーブの上部側外周にコレットを環装し、油圧シリンダのピストンにドローバーをボルト締めして、ドローバーの先端部を各コレットの上方に位置決めする。
この後、クレーン等を用いてシリンダブロック１をクランプ装置８１上に移送し、シリンダブロック１を下降し乍ら、各装着孔３，５，７に、順次、各コレットクランプ機構３３，３５，３７のコレット４５とドローバー５７の先端部６１を挿入させて、図４の如く治具ベース１３，１５上にシリンダブロック１を載置する。
【００２４】
尚、この作業は、作業者がクレーンを操作し乍らシリンダブロック１を下ろして、各装着孔３，５，７に、順次、各コレットクランプ機構３３，３５，３７を挿入させるため、誤ってシリンダブロック１が例えばドローバー５７の先端部６１に触れると、ドローバー５７がシリンダブロック１の重量で押圧されて下降してしまうが、既述したように斯かる事態が発生しても、ストッパ部６７がスリーブ３９の上端面６９に当接して、ドローバー５７の過下降によるコレット４５の拡開，破損を防止する。
【００２５】
そして、各装着孔３，５，７に、夫々、コレットクランプ機構３３，３５，３７のコレット４５とドローバー５７の先端部６１を挿入した後、各コレットクランプ機構３３，３５，３７の油圧シリンダ５３のピストン５５を縮退させて、ドローバー５７を貫通孔４３に沿って順次下降させると、ドローバー５７の先端部６１のテーパ部５９が、コレット４５の各分割片４９の傾斜部５１に圧接し乍ら、当該各分割片４９を外方に押圧，変形させて、図１に示すように各分割片４９を装着孔３の内周に圧接させ、これによりシリンダブロック１が各コレットクランプ機構３３，３５，３７を介して治具ベース１３上にクランプされることとなる。
【００２６】
このように、シリンダブロック１が各コレットクランプ機構３３，３５，３７を介して治具ベース１３上にクランプされるが、複数のコレットクランプ機構３３，３５，３７を用いることでシリンダブロック１の位置決めが図られ、従来の如き位置決め装置が不要となる。
この後、図２に示すようにフライスカッター７７を駆動させ乍ら回転テーブル１７方向に移動させ、そして、当該回転テーブル１７を矢印Ｅ，Ｆ方向に回転させ、また、移動テーブル２５を矢印Ｃ，Ｄ方向に移動させることで、図２に示す領域Ａ，Ｂがフライスカッター７７でフライス加工されるが、領域Ａ，Ｂ内に位置する各コレットクランプ機構３３，３５，３７が、当該各領域Ａ，Ｂ内でシリンダブロック１をクランプ支持しているため、各コレットクランプ機構３３，３５，３７がフライス加工時のシリンダブロック１のビビリ止めを図ることとなる。
【００２７】
そして、フライス加工の終了後、各コレットクランプ機構３３，３５，３７の油圧シリンダ５３を作動させてピストン５５を伸長することで、ドローバー５７のテーパ部５９によるコレット４５の傾斜部５１への押圧状態が解除され、この後、ドローバー５７をピストン５５から外して、シリンダブロック１を治具ベース１３から上昇させてこれを次工程に移送すればよい。
【００２８】
尚、ピストン５５を伸長させてテーパ部５９による傾斜部５１への押圧状態を解除する際に、エアブロー流路７５，７３を介してエアをスリーブ３９の上端面６９から噴出させることで、貫通孔４３内への切粉の浸入が防止されることとなる。
このように本実施形態は、シリンダブロックの装着孔３，５，７に対応させて、治具ベース１３，１５に上述の如きコレットクランプ機構３３，３５，３７を設けたので、本実施形態によれば、各コレットクランプ機構３３，３５，３７がシリンダブロック１を治具ベース１３，１５にクランプするクランプ装置として機能すると共に、複数のコレットクランプ機構３３，３５，３７を用いることでクランプ時にシリンダブロック１の位置決めが図られ、また、各コレットクランプ機構３３，３５，３７が各領域Ａ，Ｂ内でシリンダブロック１をクランプ支持して、フライス加工時のシリンダブロック１のビリ止め機能を奏することとなる。
【００２９】
従って、本実施形態に係るクランプ装置８１によれば、クランプ，位置決め，ビリ止めの機能が各コレットクランプ機構３３，３５，３７によりユニット化したものとなり、この結果、クランプ，位置決め，ビリ止めの機能を併用した従来例に比し設計，製作，組付けに時間がかかることがなくなって、工期の短縮が図れることとなった。
【００３０】
而も、本実施形態によれば、従来に比し油圧回路や電気回路が複雑にならず、コストの低減が可能となって簡単で廉価なフライス加工用のクランプ装置を提供することが可能となった。
また、本実施形態によれば、スリーブ３９やコレット４５，ドローバー５７は、シリンダブロック１やその他のワークに形成された孔の寸法に応じ、外径寸法の異なる他のドローバーやコレット，スリーブに交換可能であるため、多くの種類のワークのフライス加工に使用することができる利点を有する。
更に、本実施形態によれば、作業者がクレーンを操作し乍らシリンダブロック１を下ろして、各装着孔３，５，７に、順次、各コレットクランプ機構３３，３５，３７を挿入させる際に、誤ってシリンダブロック１が例えばドローバー５７の先端部６１に触れると、ドローバー５７がシリンダブロック１の重量で押圧されて下降してしまうが、既述したように斯かる事態が発生しても、ストッパ部６７がスリーブ３９の上端面６９に当接して、ドローバー５７の過下降によるコレット４５の拡開，破損を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係るクランプ装置によれば、クランプ，位置決め，ビリ止めの機能を併用した従来例に比し設計，製作，組付けに時間がかかることがなくなって、工期の短縮が図れることとなった。
また、クランプ作業時に誤ってワークがドローバーの先端部に触れると、ドローバーがワークの重量で押圧されて下降してしまうが、ストッパ部がスリーブの上端面に当接して、ドローバーの過下降によるコレットの拡開，破損を防止することができる。
而も、この発明によれば、従来に比し油圧回路や電気回路が複雑にならないため、コストの低減が可能となって簡単で廉価なものとなる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の一実施形態に係るクランプ装置の要部拡大断面図である。
【図２】図１に示すクランプ装置の平面図である。
【図３】治具ベースが取り付く回転テーブルの平面図である。
【図４】図１に示すクランプ装置の側面図である。
【図５】コレットの平面図である。
【図６】コレットの側面図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
３，５，７ 装着孔
１３，１５ 治具ベース
１７ 回転テーブル
２７，２９，３１ 取付孔
３３，３５，３７ コレットクランプ機構
３９ スリーブ
４３ 貫通孔
４５ コレット
４７ スリット
４９ 分割片
５１ 傾斜部
５３ 油圧シリンダ
５５ ピストン
５７ ドローバー
５９ テーパ部
６１ 先端部
６７ ストッパ部
７３，７５ エアブロー流路
７７ フライスカッター
８１ クランプ装置

Claims (1)

1. ワークに形成された少なくとも２以上の円形状の孔に対応して複数の取付孔が形成された治具ベースと、
   治具ベースの各取付孔に夫々取り付き、少なくとも各取付孔から上方へ突出する上部側が、対応するワークの孔より小径な円筒状に形成され、中心に貫通孔が上下方向に貫通するスリーブと、
   上記各スリーブの上部側外周に着脱自在に環装され、対応するワークの孔より小径で、上端部から下方へ設けた複数のスリットで区画された各分割片が外方へ弾性変形可能に形成され、スリーブの上方へ突出する当該各分割片の上端側内周に傾斜部が形成された環状のコレットと、
   上記スリーブの下方に装着され、上記貫通孔内をピストンが伸縮する油圧シリンダと、
   上記ピストンに固着され、当該ピストンの伸縮により上記貫通孔を上下動し、外周にテーパ部が形成された円盤状の先端部がスリーブの上方に突出すると共に、当該先端部の裏面側にこれと中心軸を同じくして円形状のストッパ部が一体成形された断面略Ｔ字状のドローバーとからなり、
   ドローバーの先端部の上記テーパ部は、ピストンの縮退による当該ドローバーの下降に伴い、コレットの各分割片の傾斜部に圧接し乍ら、当該各分割片を外方に押圧，変形させてワークの各孔の内周に圧接させ、
   ドローバーの上記ストッパ部は、ドローバーの過下降によるコレットの破損を防止することを特徴とするフライス加工用のクランプ装置。

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