JP6341186B2 - ワーククランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーククランプ装置に関し、特に、ワークに設けられた孔部にグリップ部材を挿入することによりワークを保持するワーククランプ装置に関する。

従来、ワークを機械加工する際に、ワークをアーム状のクランプ機構でクランプするワーククランプ装置が用いられている。しかしながら、この種のワーククランプ装置では、加工工具がアームに干渉するのを避けながらワークを加工する必要があり、言い換えると、ワーク表面のうち、アームが重なっている部分を加工することはできないため、ワークに対する加工効率が低いという問題がある。

このような問題を解消するために、近年、ワークに設けられた孔部にグリップ部材を挿入することによりワークを保持するように構成されたワーククランプ装置が提案されている。

特許文献１には、このようなグリップ部材を備えたワーククランプ装置の一例が開示されている。特許文献１に記載のワーククランプ装置は、ワークを寝かせた状態（横置き状態）で保持するものである。

具体的には、このワーククランプ装置により保持されるワークには、厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。そして、当該ワーククランプ装置は、ワークが載置される水平なワーク着座面を有する台座部と、この台座部の着座面から上方に突出するとともに径方向に拡縮可能な筒状部材であるグリップ部材と、このグリップ部材に内嵌され、グリップ部材がその軸方向に沿って相対的に台座部側へ移動することによりグリップ部材を拡径させるクランプロッドと、このクランプロッドを軸方向へ移動させる油圧シリンダとを備えたワーククランプ装置が開示されている。

このクランプ装置によれば、ワークの貫通孔に縮径状態のグリップ部材およびクランプロッドを挿入しつつワークを着座面に載置し、油圧シリンダを駆動してクランプロッドをグリップ部材の軸方向に沿って台座部側へ移動させることにより、グリップ部材を拡径させて、グリップ部材でワークの貫通孔の内周面をグリップすることができ、これにより、ワークを横置き状態で保持することができる。しかも、従来のようにアーム状のクランプ機構を用いないため、ワークに対する加工効率が向上させることができる。

特開２０１０−２４０７７５号公報

特許文献１に記載のワーククランプ装置は、ワークを横置き状態で保持するものであるが、工程数をより減らして効率的な加工を実現するために、ワークを立てた状態（縦置き状態）でワーククランプ装置に保持させることも要望されている。

そこで、上記ワーククランプ装置を縦置き保持用に転用することが考えられるが、上記ワーククランプ装置を単に縦置き保持用に転用する場合には、以下の問題が生じる。

具体的には、上記ワーククランプ装置を縦置き保持用に転用する場合には、グリップ部材をその軸方向が横方向を向くように配置されることになる。グリップ部材がワークの貫通孔に挿入された直後は、グリップ部材がワークの貫通孔の内周面に圧接されていない。立った状態のワークは、グリップ部材で圧接されていない段階では不安定な状態にあるため、グリップ部材が拡径してワークの貫通孔の内周面に圧接されるまでの間に、ワークの貫通孔からグリップ部材が抜けて、ワークが転倒する虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ワーク加工時に、ワークに対する高い加工効率を確保できるようにワークを保持することができるとともに、ワークを縦置き状態で確実に保持することができるワーククランプ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、クランプ用の貫通孔部を有するワークをクランプするワーククランプ装置であって、水平方向の法線を有するとともに前記ワークにおける前記貫通孔部の周囲に面状に当接する平面状のワーク当接面が設けられた当接部材と、前記ワーク当接面から水平方向に突出する筒状部材であって、少なくともその周方向の一部が径方向に拡縮可能に構成され、縮径した状態で前記貫通孔部の内径より小さい外径を有し、拡径した状態で前記貫通孔部の内周面に圧接するグリップ部材と、前記グリップ部材の内側において軸方向に沿って移動可能なロッドであって、前記グリップ部材の突出方向とは反対側に移動することにより前記グリップ部材を拡径させるとともに前記ワークを前記ワーク当接面に密着させるクランプロッドと、前記クランプロッドを前記グリップ部材の軸方向に沿って進退往復動させる駆動部と、前記グリップ部材の先端部に設けられるとともに係止部位を有し、この係止部位が前記ワークの貫通孔部の周囲に係止することにより前記ワークを仮保持する仮保持機構とを備え、前記仮保持機構の係止部位は、前記クランプロッドが進出した状態で、前記ワーク当接面に対して、前記貫通孔部の軸長以上であって、当該軸長と前記クランプロッドの最大移動距離とを加えた寸法範囲内に配置されていることを特徴とするワーククランプ装置を提供する。

本発明によれば、仮保持機構によりワークが仮保持されるため、ワークが縦置き状態であっても、仮保持の状態からグリップ部材によりワークがクランプされるまでの間に、ワークの貫通孔部からグリップ部材が抜けることが防止され、その結果、ワークの転倒を防止することができる。しかも、仮保持機構はワークの貫通孔部の周囲に係止することによりワークを仮保持するものであり、その係止部位は、前記クランプロッドが進出した状態で、ワーク当接面に対して、貫通孔部の軸長とクランプロッドの最大移動距離とを加えた寸法範囲内に配置されているので、クランプ機能を確実に担保しつつ、簡易に仮保持機構を構成することができる。また、ワークの貫通孔部にグリップ部材を挿入させて当該グリップ部材を拡径することでグリップ部材がワークの貫通孔部に圧接するので、上記従来技術のようにワークをアーム機構でクランプする場合と比べて、クランプ装置をコンパクトかつ簡素化することができるとともに、ワークの加工効率を高めることができる。

本発明においては、前記仮保持機構は、前記貫通孔部に挿通可能であって外周壁に貫通孔が設けられたハウジング部と、このハウジング部の貫通孔から出没可能に構成されるとともに進出状態で前記ワークの貫通孔部の周囲に係止する前記係止部位としての係止用球体部と、この係止用球体部を前記貫通孔を通じて進出状態に付勢する付勢機構とを備えることが好ましい。

この構成によれば、比較的簡単な構成でワークを仮保持することができる。

本発明においては、前記貫通孔は、前記外周壁の周方向に互いに間隔を隔てて複数設けられており、前記係止用球体部は、前記各貫通孔に対応する位置に複数設けられていることが好ましい。

この構成によれば、周方向に互いに間隔を隔てて設けられた複数の係止用球体部を貫通孔部の周縁部に係止させることにより、ワークを安定した状態で仮保持することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ワーク加工時に、ワークに対する高い加工効率を確保できるようにワークを保持することができるとともに、ワークを縦置き状態で確実に保持することができる。

本発明の実施形態に係るワーククランプ用治具を備えるマシニングセンターを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るワーククランプ用治具を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るワーククランプ用治具でワークをクランプした状態を示す斜視図である。 ワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す断面図であり、ワークがワーククランプ用治具に仮保持される前の状態を示す図である。 ワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す断面図であり、ワークがワーククランプ用治具に仮保持された後、クランプされる前の状態を示す図である。 ワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す断面図であり、ワークがワーククランプ用治具にクランプされた状態を示す図である。 搬送ローダを用いてワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す概略図であり、ワークがワーククランプ用治具にクランプされる前の状態を示す図である。 搬送ローダを用いてワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す概略図であり、ワークがワーククランプ用治具にクランプされる途中の状態を示す図である。 搬送ローダを用いてワークをワーククランプ用治具にクランプさせる様子を示す概略図であり、ワークがワーククランプ用治具にクランプされた状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

図１は、本実施形態に係るワーククランプ用治具５を備えるマシニングセンター１を示す斜視図である。なお、図１に示されるＸ方向およびＺ方向は、水平方向（横方向）であって互いに直交しており、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に垂直な方向（上下方向）である。また、方向Ｒは鉛直軸周りの回転方向である。すなわち、本実施形態のマシニングセンター１は、主軸ヘッド１０がＸ方向、Ｙ方向に移動可能であり、ワーククランプ用治具５がＺ軸方向に移動可能であるとともにＲ方向に回転可能である。

本実施形態に係るマシニングセンター１は、ワーククランプ用治具５でワーク１６を縦置きに保持した状態で、加工工具（図示略）により当該ワーク１６に切削加工を行う装置である。

ワーク１６は、図４に示されるように、クランプ用の貫通孔部１８ａを有している。この貫通孔部１８ａは、本実施形態ではマシニングセンター１による加工時に位置決めする位置決め孔をクランプ用に利用しているが、クランプ用に別途設けるものであっても良く、またその他の孔をクランプ用に利用するものであっても良い。

この貫通孔部１８ａは、後述するフランジ部１８の厚み方向に貫通する孔であり、この貫通孔部１８ａの一方側の端部は、外側（表面側）に向かうほど径が次第に大きくなる円錐台状の拡径部１８ｂとして形成されている。

ワーク１６の種類は特に限定されるものではなく、厚み方向に貫通孔を有する板状部を有するワークであればクランプすることができるが、本実施形態では図３に示されるように車両用エンジンの複数の気筒（図例では４つ）が直列方向に列設されたシリンダブロックを例にあげて説明する。このシリンダブロック１６は、気筒軸方向一端部に、フランジ部１８（図３、７〜９参照）が外方に突出形成され、図３では省略しているものの、フランジ部１８と反対側である気筒列方向他端部には、フランジ部１９（図７〜９参照）が外方に突出形成されている。そして、このフランジ部１８、１９には、当該フランジ部を厚み方向に貫通する貫通孔部１８ａ（図４〜６参照）が予め形成されている。

このマシニングセンター１は、ベース部２と、第１レール１４と、第１テーブル３と、第１駆動部１５と、第２テーブル４と、第２駆動部２３と、ワーククランプ用治具５と、第２レール１１と、コラム部７と、第３駆動部１２と、第３レール８と、ヘッド保持部９と、第４駆動部１３と、主軸ヘッド１０とを備えている。

ベース部２は、マシニングセンター１が設置される所定の床面上に配置されるものである。このベース部２上に、第１レール１４および第２レール１１が設けられている。

第１レール１４は、Ｚ方向（水平方向）に延びるレールであって、互いに平行な２本のレールから構成されている。

第１テーブル３は、第１レール１４の上に、図外のローラを介してＺ方向に移動可能に設けられている。

第１駆動部１５は、第１テーブル３をＺ方向に移動させる駆動部である。第１駆動部１５の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態ではサーボモータと、当該サーボモータにより駆動されるボールねじ機構とにより構成されている。

第２テーブル４は、第１テーブル３の上に、方向Ｒに沿って回転可能に設けられている。

第２駆動部２３は、第２テーブル４を回転させる駆動部である。第２駆動部１５の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態ではサーボモータにより構成されている。

ワーククランプ用治具５は、第２テーブル４の上に立設されている。すなわち、ワーククランプ用治具５は、第１テーブル３を介して第２テーブル４上に設けられ、これによりＺ方向に移動可能であるとともにＲ方向に回転可能に構成されている。ワーククランプ用治具５の構造については後述する。

第２レール１１は、Ｘ方向（水平方向）に延びるレールであって、互いに平行な２本のレールから構成されている。

コラム部７は、第２レール１１の上に、Ｘ方向に移動可能に設けられた支柱である。

第３駆動部１２は、コラム部７をＸ方向に移動させる駆動部である。第３駆動部１５の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態ではサーボモータと、当該サーボモータにより駆動されるボールねじ機構とにより構成されている。

第３レール８は、コラム部７の側面にＹ方向（上下方向）に延びるように設けられたレールであって、互いに平行な２本のレールから構成されている。

ヘッド保持部９は、第３レール８にガイドされつつ上下方向に移動可能な板状部材である。

第４駆動部１３は、ヘッド保持部９をＹ方向に移動させる駆動部である。第４駆動部１３の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態ではサーボモータと、当該サーボモータにより駆動されるボールねじ機構とにより構成されている。

主軸ヘッド１０は、軸状の加工工具（図示略）と、この加工工具を回転駆動するクイル２４とを備えている。

次に、ワーククランプ用治具５の構造について、詳細に説明する。

ワーククランプ用治具５は、図２に示されるように、台座５１と、フレーム５２と、支持板５３と、ワーククランプ装置６とを備えている。

台座５１は、平面視略矩形状の板状部材であり、第２テーブル４の上にボルト等で着脱可能に固定されるものである。

フレーム５２は、図２、図３に明示するように、台座５１の短手方向一端部における長手方向両端部から各々上方に立ち上がる２つの側辺部５２ａと、これら側辺部５２ａの上端同士を繋ぐように横方向に延びる上辺部５２ｂとからなり、全体として門形をなす部材である。このフレーム５２の上辺部５２ｂは、第３レール８の上端部と略同じ高さに位置している。

支持板５３は、フレーム５２の一方側の側面（図２では前面）に厚み方向を横方向に向けた状態で装着される板状部材である。本実施形態に係る支持板５３は、下側の支持板５３と、上側の支持板５４とから構成されている。下側の支持板５３は、フレーム５２の各側辺部５２ａにおける下端部の間に架け渡された下辺部５３ａと、この下辺部の両端から各々フレーム５２の側辺部５２ａに沿って上方に立ち上がる２つの側辺部５３ｂとを有し、全体としてＵ字形をなしている。上側の支持板５４は、フレーム５２の各側辺部５２ａにおける上端部の間に架け渡された上辺部５４ａと、この上辺部５４ａの両端から各々フレーム５２の側辺部５２ａに沿って下方に垂下する２つの側辺部５４ｂとを有し、全体としてＵ字形をなしている。本実施形態では、下側の支持板５３および上側の支持板５４は、下側の支持板５３の側辺部５３ｂの上端部と上側の支持板５４の側辺部５４ｂの下端部とが上下方向に所定の間隔を隔てるように配置され、この間から工具が挿入可能に構成されている。

図２に示されるように、ワーククランプ装置６は、本実施形態では、下側の支持板５３の各側辺部５３ｂの上端部と、上側の支持板５４の各側辺部５４ｂの下端部とに各々設けられている。すなわち、本実施形態では、４つのワーククランプ装置６が設けられているが、このワーククランプ装置６の個数は特に限定するものではない。

このワーククランプ装置６は、いわゆるホールクランプ装置であって、通常の装置と異なり、図３に示されるように、加工対象となるワーク１６を縦置き状態に保持するものである。このワーククランプ装置６の基本動作用の構成は、既存のホールクランプ装置の構造であれば、その具体的構成を特に限定するものではないが、以下、本実施形態のワーククランプ装置６の構造を簡単に説明する。

図４（ａ）に示されるように、ワーククランプ装置６は、各側辺部５３ｂ、５４ｂに固定される当接部材６１と、この当接部材６１から水平方向に突出するグリップ部材６３と、このグリップ部材６３の先端に配置される仮保持機構２５と、当接部材６１の内に収容されグリップ部材６３に係合されるクランプロッド６４と、このクランプロッド６４を進退往復駆動する駆動部２６と、ガス圧検出部（図示略）と、ガス圧送部（図示略）と、制御部（図示略）とを備えている。

当接部材６１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、全体視、先端部が円錐台状の筒体として構成された円筒状体である。この当接部材６１は、先端面がグリップ部材６３の軸方向に直交する平面として構成され、この先端面がワーク当接面６１ａをなしている。また、当接部材６１は、その筒体の内部空間がグリップ機構収容孔６１ｃとして構成され、前記グリップ機構の主要部が収容されている。さらに、当接部材６１は、その内部に油路６１ｄと、ガス通路６１ｂとを有し、後述する駆動が可能に構成されている。

具体的には、図４〜６に示されるように、ワーク当接面６１ａは、その法線が水平方向（グリップ部材６３の突出方向）を向く面であって、少なくとも後述するクランプ状態において、図５，６に示されるように、ワーク１６におけるフランジ部１８の表面のうち、貫通孔部１８ａの周縁部に平面的に当接するものとなされている。

グリップ機構収容孔６１ｃは、筒状のグリップ部材６３と、クランプロッド６４と、駆動部２６のプランジャ６５とを収容する孔である。グリップ機構収容孔６１ｃ内において、クランプロッド６４およびプランジャ６５が一体的に水平方向に移動可能となっている。グリップ機構収容孔６１ｃは、プランジャ６５を前進させるための油圧室６１ｅおよび後退させるための油圧室６１ｆを有している。

油路６１ｄは、プランジャ６５を後退させるための油圧室６１ｆにオイルを供給する通路であり、一端が油圧室６１ｆに開口するとともに他端が図外のオイルポート、オイルポンプなどの油圧系に接続されている。油圧室６１ｆは、プランジャ６５の軸方向基端部に形成されたフランジ部６５ａの先端側（グリップ部材６３の突出方向先端側）に設けられ、オイルが充填されることによりプランジャ６５を軸方向基端部側に移動させるために用いられる。

ガス通路６１ｂは、ワーク当接面６１ａに開口するガスの通路であり、後述するようにワーク当接面６１ａにワーク１６のフランジ部１８が密着していることを検知するために設けられている。このガス通路６１ｂには、ガスの圧力を検出する上記圧力検出部が設けられており、この圧力検出部には上記制御部が接続されている。さらに、ガス通路６１ｂのガス流れ方向上流側には、ガスを圧送する上記ガス圧送部が設けられている。

制御部は、ワーク当接面６１ａにワーク１６のフランジ部１８が当接すると、その当接によるガス通路６１ｂ内のガス圧の上昇を圧力検出部の検出結果に基づいて認識し、プランジャ６５を前進位置から後退位置（すなわち軸方向基端側）に遷移させるために油圧室６１ｆにオイルを供給する制御を行う。また、ワーク１６の加工が終了したときには、プランジャ６５を後退位置から前進位置に遷移させてグリップ部材６３によるクランプ状態を解放させるために、油圧室６１ｅにオイルを供給する制御を行う。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、グリップ部材６３は、ワーク当接面６１ａから水平方向に突出する筒状部材であって、プランジャ６５の移動に伴って軸方向にスライド移動するものとなされているとともに、径方向に拡縮するように構成されている。具体的には、グリップ部材６３は、後述する仮保持機構２５のハウジングと一体的に設けられたハウジング部６２と、このハウジング部６２内に収容され、軸方向から見て周方向に並ぶ３つの円弧状部６３ａと、隣接する円弧状部６３ａの間に径方向に移動可能に設けられる３つのグリップ部６３ｂとを備え、このグリップ部６３ｂが各円弧状部６３ａおよびハウジング部６２の外周面から径方向に沿ってスライドして進退することにより拡縮するように構成されている。すなわち、グリップ部６３ｂは、グリップ部６３ｂが各円弧状部６３ａおよびハウジング部６２の外周面から径方向内側に退入した縮径状態で貫通孔部１８ａの内径より小さい外径を有するように構成され、グリップ部６３ｂが各円弧状部６３ａおよびハウジング部６２の外周面から径方向外側に進出した拡径状態で貫通孔部１８ａの内周面に圧接するように構成されている。このグリップ部６３ｂは、円弧状部６３ａの径方向内側に向かって付勢され、これにより進退可能に構成されている。また、グリップ部材６３およびハウジング部６２は、コイルばね７０によって突出方向先端側に付勢され、これによりグリップ部材６３がクランプロッド６４の外周面に当接するように構成されている。

円弧状部６３ａおよびグリップ部６３ｂは、内側の面が、軸方向基端部で内径が一定に構成されており、軸方向先端部で先端に向かうに従って径方向外向きに傾斜している（テーパ状となっている）。また、グリップ部６３ｂの厚みは、軸方向の同じ位置において、円弧状部６３ａの厚みよりも大きく設定されている。また、グリップ部６３ｂの外側の面は、突出方向に垂直な溝が設けられることにより、断面ギザギザ状に形成されている（図４（ａ）、図５，６ではこのギザギザを省略している）。

クランプロッド６４は、グリップ部材６３の内側において軸方向に沿って移動可能なロッドであって、グリップ部材６３の突出方向とは反対側に移動することによりグリップ部材６３を拡径させるとともにこのグリップ部材６３とともにワーク１６をワーク当接面６１ａに密着させるものである。クランプロッド６４は、図４（ｂ）に示されるように、その後端部に設けられ、プランジャ６５の先端部の係止部６５ｂと係止される拡径部６４ｃと、この拡径部６４ｃよりも小径で拡径部６４ｃから前方へ延びる円柱状部６４ａと、この円柱状部６４ａの前端部に設けられ基端側（後側）から先端側（前側）に向かって次第に径が大きくなる円錐台状部６４ｂとを有している。円錐台状部６４ｂの外周面は軸方向に対して傾斜している。その傾斜角度は、グリップ部材６３におけるグリップ部６３ｂの内面と略平行な傾斜角度に設定されている。

仮保持機構２５は、グリップ部材６３の先端部に当該グリップ部材６３と一体的に設けられ、具体的にはグリップ部材６３とハウジング部６２を兼用している。この仮保持機構２５は、ワーク１６の貫通孔部１８ａの周縁部１８ｂに弾性的に係止することによりワーク１６を仮保持するものである。本実施形態では、仮保持機構２５は、グリップ部材６３と一体的、すなわちグリップ部材６３のハウジング部６２とハウジング部を兼用するが、各ハウジング部を別体として設けて、仮保持機構２５のハウジング部を当該グリップ部材６３のハウジング部に固定されているものであっても良い。

仮保持機構２５は、ハウジング部６２と、係止用球体部６７と、付勢機構３０とを備えている。ハウジング部６２は、グリップ部材６３と一体的に設けられた有底円筒状を呈し、ワーク１６の貫通孔部１８ａに挿通可能な径を有する。ハウジング部６２は、その外周壁に複数の係止用球体部６７の一部を外周壁から突出させるための貫通孔６６が設けられている（図４（ａ），（ｃ）参照）。図４（ｃ）に示されるように、貫通孔６６は、外周壁６２ａの周方向に互いに間隔を隔てて複数（本実施形態では４つ）設けられ、係止用球体部６７が挿通不能で一部が外周壁６２ａから突出可能な円形状に形成されている。すなわち、貫通孔６６の径は、係止用球体部６７の外径よりも小さく設定されることを要し、外周壁６２ａの厚み及び球体部６７の突出量を考慮して適宜設定される。この貫通孔６６は、後述する係止用球体部６７の配置位置となるような位置に設けられている。

係止用球体部６７（本発明の「仮保持機構の係止部位」に相当する）は、ハウジング部６２の貫通孔６６から出没可能に構成されるとともに、貫通孔６６から進出した状態でワーク１６の貫通孔部１８ａの周囲１８ｂに係止するものである。係止用球体部６７は、各貫通孔６６に対応する位置に複数（本実施形態では４つ）設けられている。

係止用球体部６７は、クランプロッド６４が前進位置にある状態、すなわちアンクランプ状態において、ワーク当接面６１ａに対して、ワーク１６の貫通孔部１８ａの軸長（言い換えれば、フランジ部１８の板厚寸法）とクランプロッド６４の最大移動距離とを加えた寸法範囲内に配置されており、本実施形態では、係止用球体部６７は、ワーク当接面６１ａに対して、貫通孔部１８ａの軸長と同じ距離に配置されている。具体的には、係止用球体部６７の中心が前記寸法範囲内に位置するように設定されている。クランプロッド６４の最大移動距離とは、クランプロッド６４のストローク距離、言い換えるとこのクランプロッド６４により前後移動するグリップ部材６３のストローク距離を言い、いわゆるグリップ部材６３によるワーク１６の最大引き込み量を言う。

この係止用球体部６７の径は、クランプロッド６４のストローク距離と同等ないしはこのストローク距離よりも短く設定されるのが好ましい。このように設定されることにより、係止用球体部６７の外周面が球面として構成されていることと相俟って、クランプロッド６４のストローク距離に対する誤差を確実に吸収することができ、より適切な範囲でワーク１６を仮保持することができる。

付勢機構３０は、貫通孔６６を通じて係止用球体部６７を外周壁６２ａから突出状態に付勢するものである。付勢機構３０は、本実施形態では、ハウジング部６２内にその軸方向に沿って設けられたコイルばね６９と、このコイルばね６９により後側へ付勢される押圧部材６８とを備えている。押圧部材６８は、後端部が面取りされ、コイルばね６９により押圧されることにより、この面取り部分で係止用球体部６７を径方向外側へ押圧する。

ここで、ワーク１６をワーククランプ用治具５まで搬送する搬送ローダ１７について説明する。この搬送ローダ１７は、ワーククランプ装置６から仮保持機構２５を除去した構造のワーククランプ装置２０を複数個有しており、このワーククランプ装置２０により、ワーク１６の他のフランジ部１９に形成された貫通孔部１８ａを保持するようになっている。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

まず、図４、５に示されるように、手作業でワーク１６を搬入し、クランプロッド６４が前進した状態の各ワーククランプ用装置６の仮保持機構２５におけるハウジング部６２を、ワーク１６の貫通孔部１８ａに挿入する。このとき、貫通孔部１８ａの周縁部にワーク当接面６１ａを一部当接させる。クランプロッド６４が前進位置にある状態、すなわちアンクランプ状態において、係止用球体部６７の中心は、ワーク当接面６１ａに対して、貫通孔部１８ａの軸長と同じ距離に配置されているため、係止用球体部６７は、貫通孔部１８ａの拡径部１８ｂに当接する。これにより、係止用球体部６７が拡径部１８ｂに係止されるため、ワーク１６は各ワーククランプ装置６に弾性的に仮保持される。このように、ワーク１６は仮保持機構２５によって仮保持されるので、クランプ完了までワーク１６を手で把持する必要がなく、安全にクランプ作業を行うことができる。

次いで、図６に示されるように、油圧室６１ｆにオイルを供給することにより、クランプロッド６４を後退させる。これにより、グリップ部材６３のグリップ部６３ｂが径方向外側に移動し、グリップ部６３ｂが貫通孔部１８ａの内周面に圧接される。また、この圧接とともに、グリップ部材６３が基端側に引き込まれ、これによりワーク１６のフランジ部１８がワーク当接面６１ａに密着する。ワーク１６がワーク当接面６１ａに密着されると、ガス通路６１ｂ内のガス圧が高まるため、それを検出結果に基づいて制御部がそのクランプが完了したことを認識する。この圧接により、ワーク１６はワーククランプ装置６に固定される。そして、この状態で、マシニングセンター１による加工が行われる。

加工が終わると、油圧室６１ｅにオイルを供給することにより、クランプロッド６４を前進させる。これにより、グリップ部材６３のグリップ部６３ｂが径方向内側に移動し、グリップ部６３ｂと貫通孔部１８ａと圧接が解除される。これにより、ワーク１６をワーククランプ装置６から取り外すことができる。

なお、ワーク１６をワーククランプ用治具５の位置まで自動で搬送する場合には、ワーク１６のフランジ部１９に形成された貫通孔部（図示略）に搬送ローダ１７のワーククランプ装置２０を挿入し、クランプロッドを後退させることにより、搬送ローダ１７にワーク１６を固定することができる（図７参照）。

次いで、上述のようにワーク１６をワーククランプ用治具５のワーククランプ装置６に固定する（図８参照）。

次いで、搬送ローダ１７のワーククランプ装置２０のクランプロッドを前進せることにより、搬送ローダ１７からワーク１６を取り外すことができる（図９参照）。

以上説明したように、本実施形態によれば、仮保持機構２５によりワーク１６が仮保持されるため、ワーク１６が縦置き状態であっても、仮保持の状態からグリップ部材６３によりワーク１６の貫通孔部１８ａが圧接保持されるまでの間に、ワーク１６の貫通孔部１８ａからグリップ部材６３が抜けることが防止され、その結果、ワーク１６の転倒を防止することができる。しかも、ワーク１６の貫通孔部１８ａにグリップ部材６３を挿入させて当該グリップ部材６３を拡径することでグリップ部材６３がワーク１６の貫通孔部１８ａに圧接するので、上記従来技術のようにワーク１６をアーム機構でクランプする場合と比べて、クランプ装置６をコンパクトかつ簡素化することができるとともに、ワーク１６の加工効率を高めることができる。

なお、上記実施形態では、貫通孔６６の数および係止用球体部６７の数が各々４つとされているが、２つ以上であればよく、３つあるいは５つであってもよい。

また、上記実施形態では、ワーク１６がシリンダブロックであるが、シリンダヘッド等の他のものであってもよい。

また、クランプロッド６４が前進位置にある状態、すなわちアンクランプ状態において、係止用球体部６７が、ワーク当接面６１ａに対し、貫通孔部１８ａの軸長とクランプロッド６４の最大移動距離とを加えた寸法範囲内に配置されていれば、アンクランプ状態、つまり仮保持状態では緩く保持されていてもワーク１６が転倒することが防止され、クランプロッド６４を後退させることにより、ワーク１６がワーク当接面６１ａに圧接された状態となる。

前記実施形態では、仮保持機構２５は、係止用球体部６７を用いてこの係止用球体部６７を弾性的にワーク１６の貫通孔部１８ａの周縁部に係止させるものとなされているが、その具体的構造を特に限定するものではない。係止用球体部６７に代えて、先端部及び基端部に中心側に向かうに従って外側に張り出す係止用爪部を設け、この係止用爪部を外側に付勢させることにより仮保持させるものであってもよい。この係止用爪部の具体的構造については、グリップ部材６３の軸線方向に沿った断面が、山形城、半円弧状、半楕円状等であってもよく、要するにワーク１６の貫通孔部１８ａに挿入する場合に抜き差し可能であり、差し込み状態でワーク１６の貫通孔部１８ａの周辺部に係止できるものであればその具体的形状を特に限定するものではない。

６ ワーククランプ装置
２５ 仮保持機構
３０ 付勢機構
６１ 当接部材
６１ａ ワーク当接面
６２ ハウジング部
６２ａ 外周壁
６３ グリップ部材
６４ クランプロッド
６５ プランジャ（駆動部）
６６ 貫通孔
６７ 係止用球体部

Claims (3)

1. クランプ用の貫通孔部を有するワークをクランプするワーククランプ装置であって、
   水平方向の法線を有するとともに前記ワークにおける前記貫通孔部の周囲に面状に当接する平面状のワーク当接面が設けられた当接部材と、
   前記ワーク当接面から水平方向に突出する筒状部材であって、少なくともその周方向の一部が径方向に拡縮可能に構成され、縮径した状態で前記貫通孔部の内径より小さい外径を有し、拡径した状態で前記貫通孔部の内周面に圧接するグリップ部材と、
   前記グリップ部材の内側において軸方向に沿って移動可能なロッドであって、前記グリップ部材の突出方向とは反対側に移動することにより前記グリップ部材を拡径させるとともに前記ワークを前記ワーク当接面に密着させるクランプロッドと、
   前記クランプロッドを前記グリップ部材の軸方向に沿って進退往復動させる駆動部と、
   前記グリップ部材の先端部に設けられるとともに係止部位を有し、この係止部位が前記ワークの貫通孔部の周囲に係止することにより前記ワークを仮保持する仮保持機構とを備え、
   前記仮保持機構の係止部位は、前記クランプロッドが進出した状態で、前記ワーク当接面に対して、前記貫通孔部の軸長以上であって、当該軸長と前記クランプロッドの最大移動距離とを加えた寸法範囲内に配置されていることを特徴とするワーククランプ装置。
2. 前記仮保持機構は、前記貫通孔部に挿通可能であって外周壁に貫通孔が設けられたハウジング部と、このハウジング部の貫通孔から出没可能に構成されるとともに進出状態で前記ワークの貫通孔部の周囲に係止する前記係止部位としての係止用球体部と、この係止用球体部を前記貫通孔を通じて進出状態に付勢する付勢機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載のワーククランプ装置。
3. 前記貫通孔は、前記外周壁の周方向に互いに間隔を隔てて複数設けられており、前記係止用球体部は、前記各貫通孔に対応する位置に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載のワーククランプ装置。

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