JP4777815B2

JP4777815B2 - テーブルクランプ装置

Info

Publication number: JP4777815B2
Application number: JP2006099362A
Authority: JP
Inventors: 睦吉田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007268675A; CN101045280A; DE102007013809A1; ITMI20070638A1; DE102007013809B4; US20070284798A1; CN101045280B; US7798293B2

Description

本発明は、たとえば工作機械に所定の軸周りで旋回可能に設置されるテーブルを、所定の旋回位置で位置決め固定するためのテーブルクランプ装置（以下、単にクランプ装置と称す）に関するものである。

一般的な工作機械におけるテーブルの旋回機構としては、ウォームギヤ機構が採用されている。しかしながら、該ウォームギヤ機構によれば、テーブルの停止状態において、バックラッシュの量だけガタが生じるため、結果として位置決め精度に狂いが生じ、加工精度を悪化させてしまうという問題を抱えている。そこで、従来より、バックラッシュによるガタなしでテーブルをクランプすることができるクランプ装置として、種々のクランプ装置（たとえば、特許文献１に開示されているもの）が考案されている。

特開２００１−１２１３６９号公報

ここで、従来より採用されているクランプ装置の一例について、図３を基に説明する。図３は、従来のクランプ装置について示した説明図である。
５１は、テーブルユニットのハウジングであって、ベアリング５２、５２を介してテーブル５３をＡ軸周りで旋回可能に支持している。ハウジング５１の下側には、基台５５を介して油圧シリンダ５６が固着されており、該油圧シリンダ５６のａ側又はｂ側から油圧を供給することにより、クランプピストン５７をクランプ位置とアンクランプ位置との間で昇降自在としている。また、クランプピストン５７の上方位置には、複数の固定円板５８、５８・・が、所定の間隔でテーブル５３のスピンドル部に嵌装された状態で基台５６に固着されている。一方、テーブル５３のスピンドル部には、複数の回転円板５９、５９・・が、各回転円板５９が夫々固定円板５８、５８間に位置するように、取り付けられている。尚、５４は、テーブル５３の旋回機構となるウォームギヤ機構である。

上述したようなクランプ装置では、図示しない制御装置及び駆動装置によりテーブル５３が所望の旋回位置に割り出されると、油圧シリンダ５６においてｂ側から油圧を供給し、クランプピストン５７を上方へ移動させる。すると、固定円板５８、５８・・及び回転円板５９、５９・・は上方へと押し付けられ、各回転円板５９が固定円板５８、５８に挟持されるような状態となり、固定円板５８、５８・・と回転円板５９、５９・・との接触面に生じる摩擦力によってテーブル５３をクランプすることができる。一方、テーブル５３を再び旋回させたい場合には、油圧シリンダ５６のａ側から油圧を供給してクランプピストン５７を下降させ、アンクランプ状態とすればよい。

上述したように、従来のクランプ装置では、固定円板５８及び回転円板５９を上方へ押し付けることにより、両者を接触させてテーブル５３をクランプする構成を採用している。しかしながら、固定円板５８及び回転円板５９は円板状体であるため、クランプピストン５７により上方へ押し付けた際に変形しづらいことから、クランプ方向に反力が生じ、所望のクランプ力を得にくいという問題を抱えている。また、変形しづらいが故、上方へ押し付けた際、円板に歪み等が発生しやく、クランプ時にテーブル５３に傾きが生じたり、テーブル５３が軸方向で大きく変位しかねないといった問題もあった。さらに、固定円板５８と回転円板５９との間隔を狭く設定してやらなければならないため、テーブル５３の通常旋回時に固定円板５８と回転円板５９とが接触しやすい。したがって、テーブルが高速旋回するテーブルユニット等には適応しづらいという問題もある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、クランプ時にテーブルが傾いたりすることなく、またクランプ時の軸方向変位を最小限に抑えることができる上、テーブルが高速旋回するテーブルユニットに対しても好適に利用可能なクランプ装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングにテーブルを所定の軸周りで旋回自在に支持してなるテーブルユニットに対し、前記テーブルを所定の旋回位置でクランプするためのテーブルクランプ装置であって、前記テーブルに、前記テーブルとともに旋回する少なくとも一のブレーキ板を固着する一方、前記ハウジングに、前記テーブルの旋回軸側へ突出する内フランジ部を所定のピッチで備えてなる少なくとも一対の固定板を、前記内フランジ部が前記ブレーキ板を挟むような状態で固着するとともに、前記内フランジ部を前記ブレーキ板へ押し付けるクランプ位置と前記内フランジ部への圧力が解除されるアンクランプ位置との間で移動自在なクランプピストンを備えてなる流体圧シリンダを、クランプ方向で移動可能に、且つ、緩衝機構を介してクランプ側へ付勢した状態で設置したことを特徴とする。

本発明によれば、固定板に、テーブルの旋回軸側へ所定のピッチで突設された内フランジ部を設け、該内フランジ部によりブレーキ板を挟む構成としている。したがって、従来のような連続的な円板を固定板として採用した構成と比較すると、断続的に設けられたことで変形しやすい内フランジ部が、クランプピストンに圧力をかけられた際、確実にブレーキ板に当接するため、所望のクランプ力を得ることができ、テーブルをより確実にクランプすることができる。
また、従来採用していた連続的な円板と比較して変形しやすい内フランジ部を備えた固定板を採用していることから、クランプピストンに圧力をかけられた際、反クランプ力によって固定板全体が歪んだり撓んだりする心配がない。そのため、クランプ状態（固定板がブレーキ板に押し付けられた状態）において、テーブルが傾いたり、テーブルの位置が軸方向に大きく変位するという事態が生じない。したがって、位置決め精度を向上させることができ、ひいては加工精度の向上に寄与することができる。
さらに、変形しやすい内フランジ部を備えた固定板を採用することで、従来よりも固定板とブレーキ板との間隔を大きくとることができる。したがって、たとえテーブルを高速旋回させたとしても、旋回時に固定板とブレーキ板とが接触しない十分な間隔で固定板とブレーキ板とを設置することができる（すなわち、高速旋回するテーブルユニットに対しても好適に利用することができる）。
さらにまた、流体圧シリンダを、クランプ方向で移動自在に、且つ、クランプ側へ付勢された状態で緩衝機構を介してハウジングに設置しているため、テーブルをクランプした際にかかるクランプ力を、緩衝機構によって緩衝することができる。つまり、クランプ力が直接ハウジングに伝達されないため、テーブルを強固にクランプしなければならない場合等にクランプ力を大きくしたとしてもハウジングにかかる負担を減らすことができる。したがって、ハウジングに不具合が生じる心配を減少させることができる上、緩衝機構を設けたことで、ハウジング及びテーブルクランプ装置の耐久性をも向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態となるクランプ装置について図面を基に説明する。

図１は、本実施例に係るクランプ装置について示した説明図である。また、図２は、固定板６を図１のＸ側から見た説明図である。
１は、たとえば工作機械等に設置されるテーブルユニットのハウジングであって、図示しないベアリングによりテーブル２をＡ軸周りで旋回可能に軸支している。該ハウジング１には、垂直断面コ字状のクランプユニットフレーム（以下、単にフレームと称す）３が固着されており、フレーム３内部には、ａ側又はｂ側から油圧を供給することによってクランプ位置とアンクランプ位置との間を昇降するクランプピストン５を備えた油圧シリンダ４が設置されている。該油圧シリンダ４は、バネを有する緩衝機構９を介してフレーム３底面に設置されており、通常のアンクランプ状態においては、緩衝機構９の付勢力によって上部４ａがフレーム３天井面に押し当てられた状態（クランプ側へ付勢された状態）でフレーム３内に固定されている。

また、フレーム３内には、薄板状の固定板６、６が固着されている。各固定板６は、図２に示す如く、所定のピッチでテーブル２の旋回軸側へ突設された複数の内フランジ部１０、１０・・を備えており、内フランジ部１０、１０間に油圧シリンダ４の上部４ａを挟んだ状態で、内フランジ部１０がピストン外周側からクランプピストン５の上方へ突出するように固着されている。
一方、テーブル２のスピンドル部には、円板状のブレーキ板７が、クランプピストン５の上方で固定板６、６間に位置するように設置されている。尚、固定板６、６とブレーキ板７とは、たとえブレーキ板７をテーブル２とともに高速旋回させた場合であっても上下の固定板６、６と接触しない十分な間隔を有して設置されている。

以上のような構成を有するクランプ装置によるテーブル２のクランプ動作について説明する。
図示しない制御装置や駆動装置によりテーブル２が所望の旋回位置に割り出されると、油圧シリンダ４のｂ側から油圧を供給し、クランプピストン５を上方へクランプ位置まで移動させる。すると、クランプピストン５上面により下側の固定板６の内フランジ部１０、１０・・及びブレーキ板７が上側の固定板６の内フランジ部１０、１０・・に押し付けられるような状態となり、内フランジ部１０、１０・・とブレーキ板７との接触面に生じる摩擦力によって、ブレーキ板７、すなわちテーブル２が所望の旋回位置にてクランプされる。またこのとき、油圧シリンダ４は、ｂ側から供給される油圧によって下方（反クランプ方向）へ力を受け、緩衝機構９の付勢力に抗して若干下方へと移動する。そして、油圧シリンダ４の上部４ａとフレーム３天井面との間に隙間が生じた状態、すなわちフレーム３内で緩衝機構９によってのみ支持された状態となる。

一方、テーブル２を再び旋回させたい場合には、油圧シリンダ４のａ側から油圧を供給し、クランプピストン５をアンクランプ位置まで下降させればよい。すると、固定板６、６とブレーキ板７とが離隔するアンクランプ状態となり、テーブル２を自由に旋回させることができる。また、油圧シリンダ４は、ａ側から油圧が供給されることで上方へと移動し、緩衝機構９の付勢力によって上部４ａがフレーム３天井面に押し当てられた通常状態となる。

上述したようなクランプ装置によれば、固定板６に、複数の内フランジ部１０、１０・・を所定のピッチでテーブル２の旋回軸側へ突設しており、該内フランジ部１０、１０・・にクランプピストン５を押し付けることによって、ブレーキ板７をクランプする構成としている。したがって、従来のような連続的な円板を固定板として採用した構成と比較すると、断続的に設けられたことで変形しやすい内フランジ部１０、１０・・が確実にブレーキ板７に当接するため、所望のクランプ力を得ることができ、テーブル２をより確実にクランプすることができる。

また、本実施例に係るクランプ装置では、従来採用していた連続的な円板と比較して、変形しやすい内フランジ部１０、１０・・を備えていることから、固定板６、６に反クランプ力による歪みや撓み等が発生しにくい。そのため、クランプ状態において、テーブル２が傾いたり、軸方向に大きく変位するといった事態が生じない。したがって、位置決め精度を向上させることができ、ひいては加工精度の向上に寄与することができる。

さらに、変形しやすい内フランジ部１０、１０・・を備えた固定板６を採用することで、従来よりも固定板６とブレーキ板７との間隔を大きくとることができる。したがって、たとえテーブル２を高速旋回させたとしても、固定板６とブレーキ板７とが接触しない十分な間隔で固定板６とブレーキ板７とを設置することができる（すなわち、高速旋回するテーブル２を備えたテーブルユニットに対しても好適に利用することができる）。

さらにまた、フレーム３内において、油圧シリンダ４を緩衝機構９を介して設置しており、油圧シリンダ４の上部４ａとフレーム３天井面とは連結していない。そのため、テーブル２をクランプした場合、油圧シリンダ４は緩衝機構９の付勢力に抗して下方へと押し付けられて、油圧シリンダ４の上部４ａとフレーム３天井面との間に隙間が形成され、油圧シリンダ４が緩衝機構９によってのみ支持された状態となる。つまり、テーブル２をクランプした際に、クランプピストン５の圧力がそのままフレーム３に伝達されず、緩衝機構９の付勢力以上の外力がフレーム３に対して加わらないようになっている。したがって、テーブル２を強固にクランプしなければならない場合等にクランプピストン５の圧力を大きくしたとしてもフレーム３に不具合が生じる心配がない。またさらに、緩衝機構９を設けたことで、フレーム３の耐久性をも向上させることができる。

加えて、通常状態においては、緩衝機構９の付勢力によって油圧シリンダ４の上部４ａがフレーム３天井面に押し当てられた状態となっているため、フレーム３内において油圧シリンダ４をガタつかせることなく確実に支持することができる。

なお、本発明のクランプ装置に係る構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、フレーム、油圧シリンダ、固定板、ブレーキ板、クランプピストン、及び緩衝機構等の設置位置、設置数、形状、大きさ等に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、上記実施の形態では、クランプピストンを上昇させることによってブレーキ板をクランプする構成としているが、クランプピストンを下降させることによってブレーキをクランプするような構成としても何ら問題はないし、固定板の上下位置に一対のクランプピストンを設け、クランプピストンにより固定板を挟み込むようにしてクランプする構成とすることも可能である。

また、従来の如く固定板及びブレーキ板を夫々複数備えた多板タイプに構成することも当然可能である。さらに、固定板に設ける内フランジ部の形状、ピッチ等も適宜変更可能であって、たとえば上記実施の形態のものにおいて、上側の固定板と下側の固定板との内フランジ部のピッチを夫々異ならせたとしても何ら問題はない。

またさらに、上記実施の形態では、テーブルユニットのハウジングとクランプ装置のフレームとを別部材としているが、テーブルユニットの一部をクランプ装置のフレームとして構成することも当然可能である。
加えて、本発明に係るクランプ装置は、加工前のワークと加工後のワークとを交換するといった段取りを行うためのテーブルや、切削空間内等にてワークを載置するテーブル等の様々なタイプのテーブルに対して適用することができる。

本実施例に係るクランプ装置について示した説明図である。固定板をＸ側から見た説明図である。従来のクランプ装置について示した説明図である。

符号の説明

１・・ハウジング、２・・テーブル、３・・フレーム、４・・油圧シリンダ、４ａ・・上部、５・・クランプピストン、６・・固定板、７・・ブレーキ板、９・・緩衝機構、１０・・内フランジ部。

Claims

ハウジングにテーブルを所定の軸周りで旋回自在に支持してなるテーブルユニットに対し、前記テーブルを所定の旋回位置でクランプするためのテーブルクランプ装置であって、
前記テーブルに、前記テーブルとともに旋回する少なくとも一のブレーキ板を固着する一方、
前記ハウジングに、前記テーブルの旋回軸側へ突出する内フランジ部を所定のピッチで備えてなる少なくとも一対の固定板を、前記内フランジ部が前記ブレーキ板を挟むような状態で固着するとともに、前記内フランジ部を前記ブレーキ板へ押し付けるクランプ位置と前記内フランジ部への圧力が解除されるアンクランプ位置との間で移動自在なクランプピストンを備えてなる流体圧シリンダを、クランプ方向で移動可能に、且つ、緩衝機構を介してクランプ側へ付勢した状態で設置したことを特徴とするテーブルクランプ装置。