JP4571682B2 - 直方体形状のワークをクランプするワーククランプ方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、直方体形状のワークをクランプするワーククランプ方法及び装置に関する。

図７は、従来の直方体形状のワークの加工例を示す。

図７において、ワークＭは、上面Ｓ１、下面Ｓ２、左側面Ｓ３、背面Ｓ４、右側面Ｓ５、正面Ｓ６を有する直方体形状のワークＭである。

先ずワークＭの下面Ｓ２を図示しない加工装置のテーブルに取り付けて、左側面Ｓ３と右側面Ｓ５をテーブルにクランプ式に固定する。

その後、図示しない立型のフライス盤又は立型マシニングセンタによりフライス加工を行い、上面Ｓ１の加工を行う（基準面の作成）。

加工後、上面Ｓ１を基準面としてワークＭを反転させて、上面Ｓ１をテーブルに取り付けて、左側面Ｓ３と右側面Ｓ５をクランプ式に固定し、下面Ｓ２のフライス加工を行う。

図示しない横型ミーリング機又は横型マシニングセンタのテーブルに上面Ｓ１を取り付けて、左側面Ｓ３の加工を行う。

加工後、ワークＭを９０度回転させて、左側面Ｓ３を基準面として右側面Ｓ５の加工を行う。

加工後、ワークＭを９０度回転させて、背面Ｓ４と正面Ｓ６に対しても、随時同様の加工をして、６面の全てを加工する。

本願出願人は、このような加工を行う工作機械として、特許文献１に示されるような工作機械を提案している。

このように、直方体形状のワークを加工するには、各面を加工する毎に、作業者がワークの取り付け及び取り外しを行っている。
特開平８−１５５７６８号公報

しかしながら、加工する面毎に作業者がワークの取り付け及び取り外しを行う従来の方法では、加工に手間と時間を要し、加工精度にバラツキが生じる。

そこで、本発明は、直方体形状のワークをクランプして固定したら、その固定状態のまま、ワークの６面を加工することができる加工方法及び装置を提供することを目的としている。

本発明の解決手段を例示すると、請求項１〜４に記載のとおりである。

（１）直方体形状のワーク（Ｍ）を加工するときに、直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプするワーククランプ方法であって、直方体形状のワーク（Ｍ）の対向する２つの稜部を１対のクランプ手段のクランプ爪で挟むことにより直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプして固定し、その固定状態のまま、まず直方体形状のワーク（Ｍ）の少なくとも１面を加工し、しかるのち、直方体形状のワーク（Ｍ）の位置を変更してから、直方体形状のワーク（Ｍ）の他の面を加工し、このような位置の変更と面の加工を繰り返すことにより、クランプ手段により直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプしたまま直方体形状のワーク（Ｍ）の全体を加工することを特徴とするワーククランプ方法。

（２）１対のクランプ爪の各々と協働するように１対のスイングアームを各クランプ手段に設け、両クランプ手段にスイングアームを合計４個設けて、直方体形状のワークの対向する２つの稜部を１対のクランプ爪で押しつけた後、４個のスイングアームの任意のもので直方体形状のワークを押圧して固定を確実にすることを特徴とする前述のワーククランプ方法。

（３）４個のスイングアームが、押圧位置と待避位置との間で各々独立して移動することを特徴とする前述の方法。

（４）直方体形状のワーク（Ｍ）を加工するときに、直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプするワーククランプ装置であって、
２つの支持部を有し、各支持部が、回転方向に割出し可能なクランプ手段を有し、各クランプ手段が直方体形状のワークの対向する２つの稜部をクランプ・アンクランプするクランプ爪を有することを特徴とするワーククランプ装置。

（５）１対のクランプ爪の各々と協働するように１対のスイングアームを各クランプ手段に設け、両クランプ手段にスイングアームを合計４個設けて、直方体形状のワークの対向する稜部を１対のクランプ爪で押しつけた後、４個のスイングアームの任意のもので直方体形状のアームを押圧して固定する構成にしたことを特徴とする前述のワーククランプ装置。

（６）４個のスイングアームが、押圧位置と待避位置との間で各々独立して移動することを特徴とする前述のワーククランプ装置。

本発明によれば、１回のクランプ操作で直方体形状のワークの６面を加工することができる。例えば、本発明によれば、ワークの６面について粗加工から仕上げ加工までの、総ての加工を１回のクランプ操作でワークを固定したまま行うことができる。

本発明においては、直方体形状のワークの対向する２つの稜部を１対のクランプ手段でクランプして固定する。そして、その固定状態のまま、まず、６面のうち少なくとも１面を加工し、しかるのち、ワークを固定状態のまま、その位置を変えて、他の面を同一又は別の加工装置で加工する。

このようにクランプ手段およびワークを一緒に固定状態にしたまま、それらの位置を回転によって変更して、直方体形状のワークの各面を加工する工程を繰り返す。それにより、１回のクランプ操作でワークを固定したまま直方体形状のワークの６面を加工することができる。

本発明の最良の実施形態においては、直方体形状のワークの対向する２つの稜部を１対のクランプ手段のクランプ爪で挟んでクランプして固定する。そして、固定状態のまま、まず直方体形状のワークの１面を加工し、しかるのち、直方体形状のワークを回転させてその位置を変更してから、直方体形状のワークの他の面を加工する。このような位置の変更と各位置での面の加工を繰り返す。そうすることにより、クランプ手段により直方体形状のワークをクランプしたまま（アンクランプすることなく）直方体形状のワークの全体を加工する。

１対のクランプ爪の各々と協働するように１対のスイングアームを各クランプ手段に設ける。つまり、両クランプ手段の全体に対しスイングアームを合計４個設ける。そして、直方体形状のワークの対向する２つの稜部を１対のクランプ爪で押しつけた後、４個のスイングアームの任意のもので直方体形状のワークを押えて固定を確実にする。

４個のスイングアームが、押え位置（押圧位置）と待避位置との間で各々独立して移動する。そのため、必要に応じて、加工工具と干渉するスイングアームは、待避位置に待避させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を説明する。

図１において、ワーク１０は、直方体形状の素材であり、８つの稜部を有する。

クランプ装置１２は、対をなす形で上下斜め方向に２つの支持部１４，１６を有する。これらの支持部１４，１６の各々には、クランプ爪１８ａ，２０ａを有するクランプ手段１８，２０が上下斜め方向に延びた軸心のまわりに回転可能に設けられている。

これらのクランプ手段１８，２０の各々には、１対のクランプ爪１８ａ，２０ａの各々と協働するようにクランプ爪１８ａ，２０ａの両側に１対のスイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃが設けられている。両方のクランプ手段１８，２０に対し、合計４個のスイングアームが設けられている。

図２に拡大して示されているように、ワーク１０を１対のクランプ手段１８，２０によってクランプして固定するとき、ワーク１０の対角上で対向する２つの稜部（図２では最も下方の稜部と最も上方の稜部）の全体を１対のクランプ爪１８ａ，２０ａで挟み込んでクランプする。好ましくは、各クランプ爪１８ａ，２０ａの係止部はワーク１０の稜部の形状に合った形状になっている。例えば、クランプ爪１８ａ，２０ａの係止部には、その全長にわたってＶ字形の溝が形成されている。ワーク１０の上下の対向する２つの稜部がそれらのＶ字形の溝に入った状態で係止され、ワーク１０が１対のクランプ手段１８，２０によってクランプされる。

クランプ爪１８ａ，２０ａは、好ましくは、クランプ手段１８，２０の所定位置にボルトで固定する。

図３は、ワーク１０をクランプして固定しつつ上下斜め方向の軸心のまわりに回転させる状態を示している。

図３において、上下の支持部１４，１６に対して、対応する上下の１対のクランプ手段１８，２０が同じ回転軸心のまわりに９０°回転する。それに伴って、それらのクランプ手段１８，２０にクランプされているワーク１０も、図１〜２の状態から９０°回転される。

実際の加工作業においては、ワーク１０と１対のクランプ手段１８，２０は、一緒になって、必要に応じて、モータ２４（図４）の駆動によって任意の角度に割出しを行うように回転制御ができるようになっている。

図４は、１対のクランプ手段１８，２０の内部構造の概略を示している。

図４において、各クランプ爪１８ａ，２０ａは、所定の範囲内で往復移動可能に配置された作動部材１８ｄ，２０ｄを有する。これらの作動部材１８ｄ，２０ｄは、油圧によって図４のクランプ位置と図示しないアンクランプ位置の間を矢印の方向に移動可能になっている。

必要に応じて、１対のクランプ爪１８ａ，２０ａを図４のクランプ位置と図示しないアンクランプ位置の間を回転軸心に沿った矢印の方向に移動させ、その間に、ワーク１０を手動で取りつけたり、取り外したりする。

上側の支持部１４の内部には、モータ２４が内蔵されている。このモータ２４は、支持部１４内に割り出しのために回転可能に配置されたクランプ手段１８を支持部１４に対して所望の角度だけ回転駆動するためのものである。

下側の支持部１６には、クランプ手段２０が回転自在に設けられている。

図４のクランプ状態において、１対のクランプ手段１８，２０とそれらによって挟持されたワーク１０が一緒に上下斜め方向の回転軸心のまわりに回転できるようになっている。

図５は、クランプ爪１８ａ，２０ａのみでワーク１０をクランプしている状態を示している。このとき、スイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、全てが待避位置（図１〜３に示す押圧位置から９０°スイングした位置）に待避している。

図６の（Ａ）は、スイングアーム１８ｂ，２０ｂの待避状態（図５の状態）を示し、図６の（Ｂ）は、スイングアーム１８ｂ，２０ｂの押圧状態（図１〜３の状態）を示している。

４個のスイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、押圧（押え）位置と待避位置との間で各々独立して移動できるようになっている。つまり、これらは、互いに独立して油圧でスイング運動をすることができるようになっている。そのため、ワーク１０を加工しようとするとき、どれか１つのスイングアームが加工工具（図示せず）と干渉する可能性がある場合、そのスイングアームのみを図６（Ａ）に示す待避位置に待避させておくと、当該スイングアームと加工工具との干渉を回避して加工を実行することができる。

クランプ手段１８，２０のスイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃと、作動部材１８ｄ，２０ｄを作動させる油圧は、図示しない油圧源に接続されている。その油圧源は、制御装置（図示せず）に接続されている。モータ２４も、その制御装置に接続されている。

複数の操作ボタン（図示せず）を設けた操作盤（図示せず）が制御装置に接続されている。そして、それらの操作ボタンをオペレータが手動で操作することによって、スイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃと、作動部材１８ｄ，２０ｄを必要に応じて作動させて、１対のクランプ手段１８，２０を所望のクランプ状態にしたり、アンクランプ状態にしたり、さらに、スイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃを押圧状態にしたり、待避状態にしたりする。

前述の実施例によれば、ワーク１０の対向する２つの稜部を１対のクランプ爪１８ａ，２０ａで押し付けた後、４個のスイングアーム１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃでワーク１０の対向する両面を押さえて、ワーク１０の全体を固定することができる。この場合、スイングアームによってワークのずれを確実に防止できるとともに、より強固にワークをクランプして固定することができる。

１対のクランプ手段をどのように配置しても、１回のクランプ操作でワークをクランプして固定したまま、ワークの６面に種々の加工を行うことができる。

本発明は、前述の実施例に限定されない。例えば、前述の図示例においては、１対のクランプ手段１８，２０が上下斜めに配置されているが、垂直方向や、左右（水平）方向に１対のクランプ手段を設けて、垂直方向の回転軸心のまわりに回転させたり、水平方向の回転軸心のまわりに回転させたりしてもよい。

本発明によるクランプ装置の一例を示す概略斜視図である。 図１のクランプ装置を拡大して示す概略斜視図である。 図１のクランプ装置の別の実施態様（ワークが図１の状態から９０°回転された態様）を示す。 図１のクランプ装置の内部構造を概略的に示す。 図１のクランプ装置の更に別の実施態様（４個のスイングアームがすべて待避位置に待避している態様）を示している。 図６の（Ａ）は、スイングアーム１８ｂ，２０ｂの待避状態（図５の状態）を示し、図６の（Ｂ）は、スイングアーム１８ｂ，２０ｂの押圧状態（図１〜３の状態）を示している。 図７は、従来の直方体形状のワークの加工例を示す。

符号の説明

１０ ワーク
１２ クランプ装置
１４ 支持部
１６ 支持部
１８ クランプ手段
１８ａ クランプ爪
１８ｂ，１８ｃ スイングアーム
１８ｄ 作動部材
２０ クランプ手段
２０ａ クランプ爪
２０ｂ，２０ｃ スイングアーム
２０ｄ 作動部材

Claims (4)

1. 直方体形状のワーク（Ｍ）を加工するときに、直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプするワーククランプ方法であって、
   直方体形状のワーク（Ｍ）の対向する２つの稜部を１対のクランプ手段のクランプ爪で挟むことにより直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプして固定し、その固定状態のまま、まず直方体形状のワーク（Ｍ）の少なくとも１面を加工し、しかるのち、直方体形状のワーク（Ｍ）の位置を変更してから、直方体形状のワーク（Ｍ）の他の面を加工し、このような位置の変更と面の加工を繰り返すことにより、クランプ手段により直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプしたまま直方体形状のワーク（Ｍ）の全体を加工し、
   しかも、１対のクランプ爪の各々と協働するように１対のスイングアームを各クランプ手段に設け、両クランプ手段にスイングアームを合計４個設けて、直方体形状のワークの対向する２つの稜部を１対のクランプ爪で押しつけた後、４個のスイングアームの任意のもので直方体形状のワークを押圧して固定を確実にすることを特徴とするワーククランプ方法。
2. ４個のスイングアームが、押圧位置と待避位置との間で各々独立して移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 直方体形状のワーク（Ｍ）を加工するときに、直方体形状のワーク（Ｍ）をクランプするワーククランプ装置であって、
   ２つの支持部を有し、各支持部が、回転方向に割出し可能なクランプ手段を有し、各クランプ手段が直方体形状のワークの対向する２つの稜部をクランプ・アンクランプするクランプ爪を有し、
   １対のクランプ爪の各々と協働するように１対のスイングアームを各クランプ手段に設け、両クランプ手段にスイングアームを合計４個設けて、直方体形状のワークの対向する稜部を１対のクランプ爪で押しつけた後、４個のスイングアームの任意のもので直方体形状のワークを押圧して固定する構成にしたことを特徴とするワーククランプ装置。
4. ４個のスイングアームが、押圧位置と待避位置との間で各々独立して移動することを特徴とする請求項３に記載のワーククランプ装置。

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