JP4622920B2 - マシニングセンタ及び流体圧発生装置並びにクランプ方法 - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンタ及び流体圧発生装置並びにクランプ方法に係り、詳しくはワークをクランプするクランプ装置等の流体圧機器を備えたマシニングセンタ及び流体圧発生装置並びにクランプ方法に関する。

ワーク（素材）を機械加工する工具を交換することで多種類の機械加工を行うマシニングセンタにおいてはワークをクランプするのに流体圧クランプ装置を用いているものがある。一般に、流体圧クランプ装置は、Ｘ，Ｙ方向に移動可能なテーブル上あるいはそのテーブル上に固定されたプレート上に装備されている。そして、テーブルの移動範囲外に設置された流体圧ポンプから配管を介して作動流体が供給されるようになっている。

また、ワークの加工中にクーラントを、主軸及びこの主軸に装着された工具にそれぞれ形成されたクーラント供給通路を介して前記ワークの加工部及び前記工具のワーク当接部に供給可能な工作機械において、クーラントをワークのクランプ装置の作動流体として使用する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、前記クランプ装置は、前記クーラントが供給されるクランプ用流体圧シリンダ装置と、このクランプ用流体圧シリンダ装置で作動されて前記ワークをクランプするクランプ部材とを少なくとも備えている。クランプ用流体圧シリンダ装置は、ピストンによってクランプ圧力室とアンクランプ圧力室とに区画された復動型シリンダを有し、クランプ部材はピストンから延出するピストンロッドに設けられている。そして、クランプ圧力室に前記クーラントが供給されることでクランプ部材がワークをクランプするクランプ位置に設定されるとともに、アンクランプ圧力室にクーラントが供給されることでクランプ部材がワークをクランプしないアンクランプ位置に設定されるようになっている。
特開２００５−５９１０８号公報

ところで、テーブルの移動範囲外に設置された流体圧ポンプから配管を介して作動流体を流体圧機器に供給する構成では、次のようなデメリットがある。配管が長くなることに起因して、応答時間が長くなり、リークの可能性が高くなり、圧力損失及び流体保持量が多くなり、コストアップになる。ポンプ専用の駆動源が必要になるため、マシニングセンタに装備される駆動源が多く必要になり、制御が複雑になるとともにコストアップになる。クランプ装置のようにクランプ位置に配置された状態に保持する場合でも、ポンプを常時駆動状態に保持しているため電力消費が多くなる。流体圧を作用させる配管を可動部（テーブル）の移動に支障がないように配置する必要があり、配管の設置箇所や可動部（テーブル）の移動が制限されて設計の自由度が低くなる。また、可動部（テーブル）の移動範囲外にポンプの設置スペースを確保する必要があり、マシニングセンタの設置に必要なスペースが大きくなる。

特許文献１に記載の装置では、加圧されたクーラントがクランプ装置に主軸を介して供給可能に構成されており、必ずしもクランプ装置がクランプ状態の間、常にポンプを可動させておく必要はない。しかし、クーラントをクランプ用流体圧シリンダ装置で使用される圧力以上に加圧するポンプが必要となる。また、主軸に特別な加工を施す必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は流体圧機器専用の駆動源を設ける必要がなく、流路を短くできるとともにテーブルが移動する場合でも、流路がテーブルの移動に支障を来さないようにすることができるマシニングセンタ及び流体圧発生装置並びにクランプ方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ワークが支持されるテーブルと、前記テーブル上に支持されたワークに対して作業を行う主軸とが、相対移動可能に構成されるとともに、作動流体によって駆動される流体圧機器が前記テーブル上に備えられたマシニングセンタにおいて、前記流体圧機器に供給される作動流体を加圧するための流体圧発生機構が前記テーブル上に設けられ、前記流体圧発生機構を前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して駆動させる。そして、前記流体圧機器は前記ワークを保持するクランプ部材をクランプ位置と非クランプ位置とに作動させるばね付単動シリンダであり、前記流体圧発生機構を構成するポンプの吐出口と前記ばね付単動シリンダのポートとを連結する流路の途中には作動流体のポンプ側への逆流を防止する逆止め弁が設けられ、前記流路の前記逆止め弁より前記ばね付単動シリンダ寄りには前記流路を大気と連通されたタンクに連通させる分岐路が設けられ、前記分岐路の途中には該分岐路を前記タンクに連通させる開放状態と、連通を遮断する遮断状態とに切り換え可能なリリースバルブが設けられ、前記リリースバルブは常には遮断状態に保持されるとともに前記主軸の軸方向への移動を利用して開放状態へ切り換え可能に構成されていることを特徴とする。

ここで、「テーブル上に支持された」とは、テーブル上に直接支持された場合に限らず、テーブルに固定された支持部（例えば支持プレート）上に支持されることで間接的にテーブル上に支持された場合も含む。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流体圧発生機構は駆動軸の回転により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記主軸に着脱可能に装着される回転用ツールを介して前記主軸に連結されることにより、前記主軸と共に回転可能に構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記主軸の軸方向への往復移動時に、前記主軸、該主軸に装着された状態で回転停止させられた工具、前記主軸を支持して主軸と一体に往復移動する主軸支持部分、又は該主軸支持部分に取着された押圧用部材によって押圧されることにより、前記主軸の軸方向へ往復移動可能に構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記テーブルは該テーブルを支持するマシニングセンタ本体に対して相対移動可能に設けられ、前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記テーブルの往復移動時に前記マシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記テーブルの往復移動方向へ往復移動可能に構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、ワークが支持されるマシニングセンタのテーブル上に設けられ、作動流体によって駆動される流体圧機器に供給される作動流体を加圧する流体圧発生装置であって、前記流体圧発生装置は、前記テーブル上に設けられた流体圧発生機構を備え、流体圧発生機構は駆動軸を有し、前記駆動軸は回転又は軸方向への往復移動により流体圧を発生させるように構成されるとともに、流体圧発生装置の外部から作用される力により回転又は軸方向への往復移動可能に構成されている。そして、前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記テーブルの往復移動時に前記テーブルを支持するマシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記テーブルの往復移動方向へ往復移動可能に構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、ワークが支持されるテーブルと、前記ワークを作動流体によって駆動されるクランプ部材で固定支持するクランプ装置と、着脱交換可能に装着された工具により前記ワークに対して作業を行う主軸とを備え、前記主軸が、前記テーブルに対して相対移動可能に構成されたマシニングセンタにおいてワークをクランプするクランプ方法であって、前記クランプ装置は、前記ワークに当接してクランプする押圧部と、該押圧部にクランプ動作及びクランプ解除動作を行わせる流体圧シリンダとを備えており、前記流体圧シリンダに作動流体を供給する流体圧発生機構は、前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して駆動される駆動軸の駆動により流体圧を発生させるポンプであり、前記ポンプの吐出口と前記流体圧シリンダのポートとを連結する流路の途中には作動流体のポンプ側への逆流を防止する逆止め弁と、前記主軸により操作可能なリリースバルブとが設けられており、前記クランプ装置により前記ワークをクランプするクランプ作業は、前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して前記ポンプを駆動して流体圧を発生させる流体圧発生工程と、作動流体を前記流体圧シリンダに供給して前記押圧部を前記ワークに当接させるクランプ工程とを備え、前記クランプ装置によりクランプされた前記ワークのクランプを解除するクランプ解除作業は、前記主軸により前記リリースバルブを操作して、前記流体圧シリンダに供給されている作動流体の圧力を解除する圧力解除工程を備えていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記流体圧発生機構は、駆動軸の回転により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記主軸に着脱可能に装着される回転用ツールを介して前記主軸に連結されることにより、前記駆動軸は前記主軸と共に回転されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記流体圧発生機構は、駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記主軸の軸方向への往復移動時に、前記主軸、該主軸に装着された状態で回転停止させられた工具、前記主軸を支持して主軸と一体に往復移動する主軸支持部分、又は該主軸支持部分に取着された押圧用部材によって押圧されることにより、前記駆動軸は前記主軸の軸方向へ往復移動されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記テーブルはマシニングセンタ本体に対して相対移動可能に設けられ、前記流体圧発生機構は、駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記テーブルの往復移動時に前記テーブルを支持するマシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記駆動軸は前記テーブルの往復移動方向へ往復移動されることを特徴とする。

本発明によれば、流体圧機器専用の駆動源を設ける必要がなく、流路を短くできるとともにテーブルが移動する場合でも、流路がテーブルの移動に支障を来さないようにすることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を縦型マシニングセンタに具体化した第１の実施形態を図１〜図３を参照しながら説明する。

図２に示すように、マシニングセンタ１１は、マシニングセンタ本体１２と、テーブル１３と、テーブル１３上に固定された支持プレート１４と、支持プレート１４上にワークＷを支持固定するクランプ装置１５と、主軸１６と、工具ホルダ１７を保管する工具保管手段１８と、オートツールチェンジャＡＴＣと、操作盤１９とを備えている。主軸１６には工具ホルダ１７が着脱可能に装着され、主軸１６は、工具ホルダ１７に着脱可能に保持された工具（ツール）２０に回転を伝達してその工具２０の持つ機能により作業を実施する。

テーブル１３は、該テーブル１３を支持するマシニングセンタ本体１２に対して水平面内でＸ方向及びＹ方向の互いに直交する方向に移動可能に装備されている。テーブル１３を移動させる構成（図示せず）には、例えば、ボールねじ機構やリニアアクチュエータを利用した公知の構成が使用されている。また、主軸１６はテーブル１３と垂直方向に延びるとともに、その延びる方向に図示しない駆動機構により移動可能に構成されている。この実施形態ではテーブル１３が水平に配置されているため、主軸１６は鉛直方向に延びる。即ち、工具２０が装着される主軸１６と、ワークＷ（図１に図示）が支持されるテーブル１３とが、テーブル１３に対する垂直方向と、前記垂直方向と直交する面内とで相対移動可能に構成されている。

工具２０が装着されている工具ホルダ１７は、それぞれ、非使用時には工具保管手段１８に保管されるとともに、使用時には、オートツールチェンジャＡＴＣにより工具保管手段１８から取り外されて、主軸１６に装着される。また、工具２０が装着されている工具ホルダ１７は、その機械加工が終了すると、オートツールチェンジャＡＴＣにより主軸１６から取り外されて、工具保管手段１８に保管されるようになっている。これらのオートツールチェンジャＡＴＣ及び工具保管手段１８は、従来公知のものが使用できるとともに本発明の特徴部分ではないので、それらの具体的な説明を省略する。

図１に示すように、クランプ装置１５は、ワークＷを保持する押圧部としてのクランプ部材２１と、作動流体によって駆動される流体圧機器としての流体圧シリンダ２２，２３とを備えている。流体圧シリンダ２２，２３は、クランプ部材２１をクランプ位置と非クランプ位置（クランプ解除位置）とに作動させる。この実施形態では流体圧シリンダ２２，２３として油圧シリンダが使用されている。

流体圧シリンダ２２，２３は、シリンダ２２ａ，２３ａ内を摺動するピストン２２ｂ，２３ｂ及びピストン２２ｂ，２３ｂに突設されてシリンダ２２ａ，２３ａを摺動可能に貫通してシリンダ２２ａ，２３ａの外部に突出するピストンロッド２２ｃ，２３ｃを備えている。流体圧シリンダ２２，２３は、支持プレート１４に設けられた収容凹部１４ａに基端部側が収容された状態でピストンロッド２２ｃ，２３ｃが鉛直方向に延びるように配置されている。流体圧シリンダ２２，２３はばね付単動シリンダであり、ピストン２２ｂ，２３ｂを挟んでシリンダ２２ａ，２３ａのピストンロッド２２ｃ，２３ｃ側の室には、ピストンロッド２２ｃ，２３ｃを没入側に付勢するコイルばね２４が収容されている。

各クランプ部材２１の中間部は、一端がシリンダ２２ａ，２３ａの上部に回動可能に連結されたレバー２５の他端に支軸２６を介して回動可能に連結されており、各クランプ部材２１の基端部はピストンロッド２２ｃ，２３ｃの先端にピン２７を介して回動可能に連結されている。クランプ部材２１の先端部にはアジャストボルト２８がクランプ部材２１を貫通する状態で螺合されるとともに、アジャストボルト２８の上端側にナット２９が螺着されている。

支持プレート１４上には、クランプ装置１５の流体圧シリンダ２２，２３に供給される作動流体を加圧するための流体圧発生機構３０を備えた流体圧発生装置としてのポンプユニット３１が設けられている。ポンプユニット３１は、下端に突設されたフランジ部３１ａを貫通するボルト３１ｂを介して支持プレート１４に固定されている。流体圧発生機構３０は駆動軸３２の回転により流体圧を発生させるポンプで構成され、この実施形態ではターボポンプが使用されている。駆動軸３２は鉛直方向に延びる状態で配設され、駆動軸３２の端部としての上端部３２ａは主軸１６に着脱可能に装着される回転用ツールとしてのナットランナ３３を介して主軸１６に連結されて、主軸１６と共に回転可能に構成されている。具体的には、上端部３２ａが六角ボルトの頭部と同様の形状に形成されている。図３に示すように、ナットランナ３３は工具ホルダ１７に保持された状態で主軸１６に装着される。

ポンプユニット３１は作動流体としての作動油を貯蔵するタンク３４を備えており、タンク３４は通路３４ａを介して外部に連通されている。通路３４ａの開口部は、気体の通過を許容するとともに液体の通過を阻止する蓋体３５で覆われている。即ち、タンク３４は大気と連通されている。

流体圧発生機構３０の吸入口３０ａとタンク３４とは連通路３６を介して連通されている。流体圧発生機構３０の吐出口３０ｂと、流体圧シリンダ２２，２３のポート２２ｄ，２３ｄとは流路３７により連結（連通）され、流路３７の途中には作動流体の流体圧発生機構３０側（ポンプ側）への逆流を防止する逆止め弁３８が設けられている。流路３７の逆止め弁３８より流体圧シリンダ２２，２３寄りには、流路３７をタンク３４に連通させる分岐路３７ａが設けられている。分岐路３７ａの途中には該分岐路３７ａをタンク３４に連通させる開放状態と、連通を遮断する遮断状態とに切り換え可能なリリースバルブ３９が設けられている。リリースバルブ３９はスプール４０を備えており、スプール４０は分岐路３７ａと交差し、かつ連通路３６とは交差しない状態で上下方向に移動可能に配置されている。

スプール４０は、分岐路３７ａをタンク３４に連通させる小径部４０ａを有し、常には小径部４０ａ以外の部分が分岐路３７ａと対応する位置に保持されており、スプール４０の下方に配置された付勢手段４１に抗して下方に移動されると小径部４０ａが分岐路３７ａと対応する位置に配置されるようになっている。付勢手段４１には圧縮ばねが使用されている。スプール４０の上端にはポンプユニット３１の外部に突出する被操作部４０ｂが設けられており、被操作部４０ｂは主軸１６により下方に押圧可能な位置に設けられている。即ち、リリースバルブ３９は、主軸１６の軸方向への移動（下降移動）を利用して、具体的には主軸１６と係合して開放状態へ切り換え可能に構成されている。

なお、図１〜図３は装置の構成を説明するための模式図であり、分かり易くするため、ワークＷ、クランプ装置１５、ポンプユニット３１等の大きさの比を実際のものと異なった状態で示しており、各図面間でも比率が異なっている。

次に前記のように構成されたマシニングセンタ１１及びポンプユニット３１の作用を説明する。作業者は先ずワークＷを支持プレート１４上の所定位置にセットする。次に操作盤１９を操作してナットランナ３３を主軸１６に装着させる。ナットランナ３３は工具ホルダ１７に保持された状態で工具保管手段１８に保管されており、オートツールチェンジャＡＴＣにより工具ホルダ１７と共に主軸１６に装着される。

次に作業者は操作盤１９を操作して主軸１６にポンプユニット３１の流体圧発生機構３０を駆動させる指令を入力する。指令が入力されると、駆動軸３２の上端部３２ａが主軸１６の延長線上に位置する状態となるようにテーブル１３が移動される。次にナットランナ３３が上端部３２ａと嵌合する位置まで主軸１６が下降される。その状態で主軸１６が回転され、主軸１６と共に駆動軸３２が回転される。駆動軸３２の回転により流体圧発生機構３０が駆動されて吸入口３０ａから作動油が吸入されるとともに加圧されて吐出口３０ｂから吐出される。この工程が、流体圧を発生させる流体圧発生工程となる。この状態では、リリースバルブ３９は分岐路３７ａとタンク３４との連通状態を遮断する位置に配置されているため、吐出口３０ｂから吐出された作動油は流路３７を介して流体圧シリンダ２２，２３に供給される。そして、ピストン２２ｂ，２３ｂがピストンロッド２２ｃ，２３ｃと共にコイルばね２４の付勢力に抗して上動され、クランプ部材２１がワークＷに当接してワークＷをクランプ（保持）するクランプ位置に作動される。この工程が、クランプ工程となる。

予め設定された時間又は回転数、駆動軸３２が回転されると、主軸１６の回転が停止されて駆動軸３２の回転も停止される。そして、主軸１６が上昇されてナットランナ３３と駆動軸３２の上端部３２ａとの嵌合状態が解除される。駆動軸３２の回転が停止されると、流体圧発生機構３０からの圧力発生がなくなるが、流路３７に逆止め弁３８が設けられており、かつリリースバルブ３９が遮断位置に保持されているため、流路３７及び流体圧シリンダ２２，２３内の作動油は加圧状態に保持され、クランプ部材２１はクランプ位置に保持される。

次に作業者は操作盤１９を操作して、ナットランナ３３を工具保管手段１８に保管させる。次に、作業者は操作盤１９を操作して、ワークＷに所望の加工を施す作業を行うための工具２０を主軸１６に装着させるとともに、加工作業を行わせるための指令を入力する。その結果、ナットランナ３３が工具保管手段１８に保管された後、工具２０が装着された主軸１６によりワークＷに対する加工作業が行われる。

クランプ装置１５によるワークＷに対するクランプ状態を解除する場合は、操作盤１９を操作して主軸１６から工具２０を工具ホルダ１７と共に取り外す。次に、操作盤１９を操作して、ポンプユニット３１のリリースバルブ３９が主軸１６の端部と対向可能な位置にテーブル１３を移動させた後、主軸１６を下降させる。そして、スプール４０の被操作部４０ｂが主軸１６の端部で押圧されて、小径部４０ａが分岐路３７ａと対応する位置までスプール４０が下降移動される。即ち、リリースバルブ３９が主軸１６により操作される。その結果、流路３７がタンク３４と連通状態となり、作動油の圧力が大気圧と等しくなって、ピストンロッド２２ｃ，２３ｃがピストン２２ｂ，２３ｂとともにコイルばね２４の付勢力によって下降移動される。この工程が、圧力解除工程となる。そして、クランプ部材２１がワークＷから離れる方向に回動されて、クランプ装置１５によるワークＷのクランプ状態が解除される。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ワークＷが支持されるテーブル１３と、テーブル１３上に支持されたワークＷに対して作業を行う主軸１６とが、テーブル１３に対する垂直方向と、前記垂直方向と直交する面内とで相対移動可能に構成されるとともに、作動流体によって駆動される流体圧機器（流体圧シリンダ２２，２３）がテーブル１３上に備えられている。テーブル１３上には流体圧機器に供給される作動流体を加圧するための流体圧発生機構３０が設けられ、流体圧発生機構３０を主軸１６の作動を利用して駆動させる。従って、流体圧機器専用の駆動源を設ける必要がなく、流路３７を短くできるとともに流路３７がテーブル１３の移動に支障を来さないようにすることができる。

（２）流体圧機器はワークＷを保持するクランプ部材２１をクランプ位置と非クランプ位置とに作動させる流体圧シリンダ２２，２３である。従って、クランプ装置１５としてクランプ部材２１を流体圧シリンダ２２，２３を利用して作動させる場合に、好適に対応できる。

（３）流体圧発生機構３０は駆動軸３２の回転により流体圧を発生させるポンプであり、駆動軸３２の上端部３２ａが主軸１６に着脱可能に装着されるナットランナ３３を介して主軸１６と共に回転可能に構成されている。従って、主軸１６の回転により、効率良く流体圧発生機構３０を駆動することができる。

（４）流体圧シリンダ２２，２３はばね付単動シリンダであり、流体圧発生機構３０の吐出口３０ｂと流体圧シリンダ２２，２３のポート２２ｄ，２３ｄとを連結する流路３７の途中には作動流体のポンプ側への逆流を防止する逆止め弁３８が設けられている。流路３７の逆止め弁３８より流体圧シリンダ２２，２３寄りには、流路３７を大気と連通されたタンク３４に連通させる分岐路３７ａが設けられている。分岐路３７ａの途中には該分岐路３７ａをタンク３４に連通させる開放状態と、連通を遮断する遮断状態とに切り換え可能なリリースバルブ３９が設けられ、リリースバルブ３９は常には遮断状態に保持されるとともに主軸１６の軸方向への移動を利用して開放状態へ切り換え可能に構成されている。従って、クランプ部材２１をクランプ位置から非クランプ位置に移動させることを主軸１６の移動を利用して行うことができ、制御が簡単になる。

（５）作動流体として液体（作動油）を使用しているため、気体を使用する構成に比較して必要な圧力を容易に発生させることができる。
（６）クランプ部材２１はアジャストボルト２８を備えているため、異なる形状や大きさのワークＷに対応することができる。

（７）クランプ装置１５及びポンプユニット３１は、テーブル１３上に固定された支持プレート１４上に設けられている。従って、クランプ装置１５及びポンプユニット３１を組み付けた支持プレート１４をテーブル１３上に固定することにより、テーブル１３上にクランプ装置１５及びポンプユニット３１を直接組み立てる場合に比較して、装置の組み立てが容易になる。

（８） ポンプユニット３１から流体圧シリンダ２２，２３に作動流体を供給する流路３７が支持プレート１４に形成されている。従って、配管を使用する場合と異なり支持プレート１４の表面に配管が露出しない。

（９） 一般に、マシニングセンタ１１のマシニングセンタ本体１２は、テーブル１３の移動に必要な範囲より広いスペースを有しているため、ポンプユニット３１を搭載できるようにテーブル１３の面積を広くしても、マシニングセンタ１１を設置するのに必要なスペースが広くなることはない。従って、流体圧シリンダ２２，２３の作動油を供給するポンプがマシニングセンタ本体１２の外部に設けられた従来のマシニングセンタに比較して、スペース効率を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図４を参照しながら説明する。なお、第２の実施形態は、ポンプユニット及び流体圧発生機構の構成が第１の実施形態と異なっており、その他の構成は同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図４に示すように、ポンプユニット４２に装備された流体圧発生機構４３は、駆動軸としてのロッド４４の往復移動により流体圧を発生させるポンプで構成され、この実施形態ではプランジャポンプが使用されている。ポンプユニット４２にはテーブル１３の移動方向におけるＸ方向（図４の左右方向）に沿って延びるように室４５が設けられている。ロッド４４は、室４５内に摺動可能に配置されたピストン４６の端面から突設され、端部４４ａがポンプユニット４２の外部に突出するようにコイルばね４７により付勢されている。

流体圧発生機構４３の吸入口４３ａは連通路４８を介してタンク３４に連通され、連通路４８には作動油がタンク３４側へ逆流するのを阻止する逆止め弁４９が設けられている。タンク３４は図示しない通路を介して大気圧に開放されている。流体圧発生機構４３の吐出口４３ｂは流路３７を介して流体圧シリンダ２２，２３のポート２２ｄ，２３ｄに連通されている。流路３７とタンク３４とを連通する分岐路３７ａの途中にリリースバルブ３９が設けられている。

マシニングセンタ本体１２には、テーブル１３のＸ方向（図４の左右方向）における移動範囲の端部寄りの箇所に、ロッド４４と当接可能な当接部５０が配設されている。従って、テーブル１３が当接部５０に近づくようにＸ方向に移動すると、移動途中でロッド４４が当接部５０に当接した状態となる。ロッド４４が当接部５０に当接した状態でテーブル１３がＸ方向に往動（図４の右方向への移動）すると、ピストン４６が室４５内を図４の左方向へ相対移動して、室４５内の作動油が吐出口４３ｂから流路３７へ吐出される。ロッド４４が当接部５０に当接した状態でテーブル１３がＸ方向に復動（図４の左方向への移動）すると、ピストン４６が室４５内を図４の右方向へ相対移動して、タンク３４内の作動油が室４５内に吸入される。即ち、ロッド４４が当接部５０に当接した状態でテーブル１３がＸ方向において往復移動することにより、吐出口４３ｂから作動油が吐出され、流路３７を介して流体圧シリンダ２２，２３に供給される。流路３７に供給された作動油の加圧状態は、第１の実施形態の場合と同様にスプール４０が遮断位置に配置されている間は保持される。そして、スプール４０の小径部４０ａが分岐路３７ａと対応する位置に配置されると、流路３７がタンク３４に連通された状態となり、加圧状態が解除される。

この実施形態においては、クランプ装置１５によりワークＷのクランプを行う場合、作業者は先ずワークＷを支持プレート１４上の所定位置にセットする。次に操作盤１９を操作して、流体圧発生機構４３のロッド４４が当接部５０と当接した状態でテーブル１３をＸ方向において往復移動させる指令を入力する。その結果、ロッド４４が当接部５０と当接した状態で、テーブル１３がＸ方向において往復移動され、流体圧発生機構４３が駆動される。そして、流体圧シリンダ２２，２３に加圧状態の作動油が供給され、クランプ装置１５のクランプ部材２１によりワークＷがクランプされる。テーブル１３は予め設定された回数往復移動した後、ワークＷに加工を施す際の所定位置に復帰する。

クランプ装置１５によるワークＷのクランプ状態を解除する場合は、第１の実施形態の場合と同様に、操作盤１９を操作して、主軸１６の下降移動を利用してリリースバルブ３９のスプール４０を小径部４０ａが分岐路３７ａと対応する位置まで下降移動させる。その結果、流路３７がタンク３４と連通状態となり、クランプ部材２１がワークＷから離れる方向に回動されて、クランプ装置１５によるワークＷのクランプ状態が解除される。

この実施形態では前記第１の実施形態における効果（１），（２），（４）〜（９）と同様な効果を有する他に次の効果を有する。
（１０）流体圧発生機構４３は駆動軸（ロッド４４）の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、ロッド４４の端部４４ａがテーブル１３の往復移動時にマシニングセンタ１１の所定位置に固定された当接部５０との当接により往復移動可能に構成されている。従って、主軸１６側の構成と無関係に流体圧発生機構４３を駆動することができる。また、クランプ作業の終了を待たずに、テーブル１３の移動によりワークＷのクランプ作業を行っている間に、加工作業に必要な工具２０を主軸１６に装着することができる。

（１１）流体圧発生機構４３としてブランジャポンプが使用されているため、ダイヤフラムポンプに比較して構成を簡単にすることができる。
なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。

・ 流体圧発生機構を駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプで構成する場合、次のようにしてもよい。すなわち、駆動軸の端部が主軸１６の軸方向への往復移動時に、主軸１６、該主軸１６に装着された状態で回転停止させられた工具２０、主軸１６を支持して主軸１６と一体に往復移動する主軸支持部分１６ａ（図４参照）、又は該主軸支持部分１６ａに取着された押圧用部材によって押圧されるようにする。これにより、流体圧発生機構の駆動軸を主軸１６の軸方向へ往復移動可能に構成する。

例えば、主軸１６によって駆動軸の端部を押圧する場合は、図５に示すように、第２の実施形態における流体圧発生機構４３と同様の流体圧発生機構４３を備えたポンプユニット４２を、ロッド４４が上下方向に移動するように設け、ロッド４４の端部４４ａを主軸１６の下端で押圧してロッド４４を駆動させる構成とする。この場合、第１の実施形態に比較してナットランナ３３が不要なため、ワークＷのクランプ工程において、主軸１６に対するナットランナ３３の装着作業が不要になる。

なお、主軸１６に装着された工具２０で駆動軸の端部を押圧する場合は、主軸１６の回転を停止させておく。また、工具２０で押圧する場合は、工具２０の刃部以外の部位で押圧するのが好ましい。さらに、主軸支持部分１６ａで押圧する場合は、該主軸支持部分１６ａの下端部を構成する肩部１６ｂ（図４参照）で押圧するのが好ましく、その主軸支持部分１６ａに取着される押圧用部材としては、主軸１６の軸方向への往復移動時に駆動軸の端部を押圧可能であれば、任意の形状の部材を取着可能である。

・ 第１の実施形態におけるポンプユニット３１のように、流体圧発生機構３０として使用される駆動軸３２の回転により流体圧を発生するポンプは、ターボポンプに限らず、例えば、ギヤポンプを使用してもよい。

・ 第２の実施形態におけるポンプユニット４２のように、流体圧発生機構４３として使用される駆動軸（ロッド４４）の往復移動により流体圧を発生するポンプは、プランジャポンプに限らず、例えば、ダイヤフラムポンプを使用してもよい。

・ リリースバルブ３９は、その操作を主軸１６で行う構成に限らない。例えば、リリースバルブ３９を水平に配置し、テーブル１３の移動を利用してスプール４０の被操作部４０ｂを押圧操作する構成とする。具体的には、第１の実施形態あるいは図５に示すように、主軸１６により流体圧発生機構３０，４３を駆動させる構成の場合は、ワークＷに対して主軸１６により工具２０で加工を行う際にテーブル１３が配置される範囲外におけるテーブル１３の移動時に、被操作部４０ｂと係合可能な位置に当接部を設ける。また、第２の実施形態のようにテーブル１３の移動を利用して流体圧発生機構４３を駆動させる構成の場合は、流体圧発生機構４３を駆動させるための移動範囲の外で、テーブル１３が移動する際に被操作部４０ｂと係合可能な当接部を設ける。あるいは、当接部をロッド４４の端部４４ａに対して係合可能な位置と、スプール４０の被操作部４０ｂに係合可能な位置とに移動配置可能に設ける。

・ 複数種の工具２０をオートツールチェンジャＡＴＣで交換するマシニングセンタに限らず、主軸１６に装着される工具の交換を手作業で行うマシニングセンタに適用する。
・ 支持プレート１４を設けずに、クランプ装置１５及びポンプユニット３１，４２をテーブル１３上に直接固定する構成としてもよい。

・ テーブル１３は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な構成に限らず、Ｘ方向及びＹ方向の一方の方向にのみ移動可能な構成や、直線移動を行わずに回転移動を行う構成としてもよい。

・ テーブル１３は移動せずに、主軸１６が回転及び昇降動作の他に、Ｘ方向及びＹ方向への移動が可能な構成としてもよい。
・ 流体圧発生機構３０，４３は、作動流体として気体（例えば、空気）を使用するものであってもよい。

・ 第２の実施形態において当接部５０として、マシニングセンタ本体１２の壁を利用してもよい。
・ リリースバルブ３９を手動で操作するようにしてもよい。

・ ポンプユニット３１，４２から流体圧シリンダ２２，２３に作動流体を供給する流路３７を支持プレート１４に形成する代わりに配管を使用してもよい。
・ マシニングセンタは、縦型マシニングセンタに限らず、横型マシニングセンタに適用してもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
（ａ） 前記流体圧器機及び前記流体圧発生機構は、前記テーブル上に固定された支持プレート上に設けられている。

第１の実施形態のポンプユニット及びクランプ装置を示す模式断面図。 マシニングセンタの模式斜視図。 主軸、ナットランナ及びポンプユニットの関係を示す模式斜視図。 第２の実施形態のポンプユニット及びクランプ装置を示す部分模式断面図。 別の実施形態におけるポンプユニットの模式断面図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、１１…マシニングセンタ、１２…マシニングセンタ本体、１３…テーブル、１５…クランプ装置、１６…主軸、１６ａ…主軸支持部分、２０…工具、２１…押圧部としてのクランプ部材、２２，２３…流体圧機器としての流体圧シリンダ、２２ｄ，２３ｄ…ポート、３０，４３…流体圧発生機構（ポンプ）、３０ｂ，４３ｂ…吐出口、３１…流体圧発生装置としてのポンプユニット、３２…駆動軸、３２ａ…端部としての上端部、３３…回転用ツールとしてのナットランナ、３４…タンク、３７…流路、３７ａ…分岐路、３８，４９…逆止め弁、３９…リリースバルブ、４４ａ…端部、５０…当接部。

Claims (9)

1. ワークが支持されるテーブルと、前記テーブル上に支持されたワークに対して作業を行う主軸とが、相対移動可能に構成されるとともに、作動流体によって駆動される流体圧機器が前記テーブル上に備えられたマシニングセンタにおいて、
   前記流体圧機器に供給される作動流体を加圧するための流体圧発生機構が前記テーブル上に設けられ、前記流体圧発生機構を前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して駆動させ、
   前記流体圧機器は前記ワークを保持するクランプ部材をクランプ位置と非クランプ位置とに作動させるばね付単動シリンダであり、
   前記流体圧発生機構を構成するポンプの吐出口と前記ばね付単動シリンダのポートとを連結する流路の途中には作動流体のポンプ側への逆流を防止する逆止め弁が設けられ、前記流路の前記逆止め弁より前記ばね付単動シリンダ寄りには前記流路を大気と連通されたタンクに連通させる分岐路が設けられ、前記分岐路の途中には該分岐路を前記タンクに連通させる開放状態と、連通を遮断する遮断状態とに切り換え可能なリリースバルブが設けられ、前記リリースバルブは常には遮断状態に保持されるとともに前記主軸の軸方向への移動を利用して開放状態へ切り換え可能に構成されていることを特徴とするマシニングセンタ。
2. 前記流体圧発生機構は駆動軸の回転により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記主軸に着脱可能に装着される回転用ツールを介して前記主軸に連結されることにより、前記主軸と共に回転可能に構成されている請求項１に記載のマシニングセンタ。
3. 前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記主軸の軸方向への往復移動時に、前記主軸、該主軸に装着された状態で回転停止させられた工具、前記主軸を支持して主軸と一体に往復移動する主軸支持部分、又は該主軸支持部分に取着された押圧用部材によって押圧されることにより、前記主軸の軸方向へ往復移動可能に構成されている請求項１に記載のマシニングセンタ。
4. 前記テーブルは該テーブルを支持するマシニングセンタ本体に対して相対移動可能に設けられ、前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記テーブルの往復移動時に前記マシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記テーブルの往復移動方向へ往復移動可能に構成されている請求項１に記載のマシニングセンタ。
5. ワークが支持されるマシニングセンタのテーブル上に設けられ、作動流体によって駆動される流体圧機器に供給される作動流体を加圧する流体圧発生装置であって、
   前記流体圧発生装置は、前記テーブル上に設けられた流体圧発生機構を備え、流体圧発生機構は駆動軸を有し、前記駆動軸は回転又は軸方向への往復移動により流体圧を発生させるように構成されるとともに、流体圧発生装置の外部から作用される力により回転又は軸方向への往復移動可能に構成されており、
   前記流体圧発生機構は駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記駆動軸は、その端部が前記テーブルの往復移動時に前記テーブルを支持するマシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記テーブルの往復移動方向へ往復移動可能に構成されていることを特徴とする流体圧発生装置。
6. ワークが支持されるテーブルと、前記ワークを作動流体によって駆動されるクランプ部材で固定支持するクランプ装置と、着脱交換可能に装着された工具により前記ワークに対して作業を行う主軸とを備え、前記主軸が、前記テーブルに対して相対移動可能に構成されたマシニングセンタにおいてワークをクランプするクランプ方法であって、
   前記クランプ装置は、前記ワークに当接してクランプする押圧部と、該押圧部にクランプ動作及びクランプ解除動作を行わせる流体圧シリンダとを備えており、
   前記流体圧シリンダに作動流体を供給する流体圧発生機構は、前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して駆動される駆動軸の駆動により流体圧を発生させるポンプであり、前記ポンプの吐出口と前記流体圧シリンダのポートとを連結する流路の途中には作動流体のポンプ側への逆流を防止する逆止め弁と、前記主軸により操作可能なリリースバルブとが設けられており、
   前記クランプ装置により前記ワークをクランプするクランプ作業は、前記主軸の作動及び前記テーブルの移動の少なくとも一方を利用して前記ポンプを駆動して流体圧を発生させる流体圧発生工程と、作動流体を前記流体圧シリンダに供給して前記押圧部を前記ワークに当接させるクランプ工程とを備え、
   前記クランプ装置によりクランプされた前記ワークのクランプを解除するクランプ解除作業は、前記主軸により前記リリースバルブを操作して、前記流体圧シリンダに供給されている作動流体の圧力を解除する圧力解除工程を備えていることを特徴とするクランプ方法。
7. 前記流体圧発生機構は、駆動軸の回転により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記主軸に着脱可能に装着される回転用ツールを介して前記主軸に連結されることにより、前記駆動軸は前記主軸と共に回転される請求項６に記載のクランプ方法。
8. 前記流体圧発生機構は、駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記主軸の軸方向への往復移動時に、前記主軸、該主軸に装着された状態で回転停止させられた工具、前記主軸を支持して主軸と一体に往復移動する主軸支持部分、又は該主軸支持部分に取着された押圧用部材によって押圧されることにより、前記駆動軸は前記主軸の軸方向へ往復移動される請求項６に記載のクランプ方法。
9. 前記テーブルはマシニングセンタ本体に対して相対移動可能に設けられ、前記流体圧発生機構は、駆動軸の往復移動により流体圧を発生させるポンプであり、前記流体圧発生工程においては、前記駆動軸の端部が前記テーブルの往復移動時に前記テーブルを支持するマシニングセンタ本体側に設けられた当接部と当接することにより、前記駆動軸は前記テーブルの往復移動方向へ往復移動される請求項６に記載のクランプ方法。

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