JP6732611B2 - ワーククランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工工具に対してワークを所定の位置および角度に保持するワーククランプ装置の構造に関する。

従来、数値制御により所定のデータに基づいてワークを切削加工する切削設備において、加工工具に対して円盤状のワークを所定の位置および角度に保持するワーククランプ装置が使用されている。このようなワーククランプ装置では、一般的に、円盤状のワークの周縁部分を一対のクランパで挟持することによってワークを保持する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−１２０２２２号公報

しかし、特許文献１に開示されたワーククランプ装置では、一対のクランパのうちの一方のクランパが回動部材本体に固定されているので、ワークを厚みの異なるものに変更した場合、これに伴って円盤状ワークの中心点である加工原点も上下方向に変更される。その場合、加工精度を維持するためには、数値制御に必要な複雑なパラメータの変更や、複雑な加工パスの計算が必要となる。

本発明の目的は、上記の課題を解決するために、厚みの異なる円盤状のワークに対して、加工原点を変更することなく保持することが可能なワーククランプ装置を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明に係るワーククランプ装置は、切削加工設備に設けられて円盤状のワークを保持するクランプ装置であって、前記切削加工設備の回転テーブルに回動自在に取り付けられたクランプ本体と、前記クランプ本体に取り付けられたクランパユニットであって、ワークを挟持する第１クランパおよび第２クランパからなるクランパユニットとを備え、前記クランパユニットは、前記クランプ本体に着脱自在に連結されており、かつ、前記第１クランパと前記第２クランパとの間のワークの加工原点位置が、前記クランプ本体の回動軸心上に位置するように配置されている。

この構成によれば、ワークを直接挟持するクランパユニットがクランプ本体に着脱自在に連結されているから、厚みの異なるワークに対して、それらに応じた異なる寸法のクランパユニットを用意し、交換してクランプ本体に取り付けることができる。これにより、厚みの異なるワークを加工する際にも、加工原点位置を変更することなくワークをワーククランプ装置に固定することが可能となる。したがって、数値制御加工において複雑なパラメータ変更や加工パスの計算を回避しながら、厚みの異なるワークの加工精度を維持することが可能となる。

本発明の一実施形態において、前記第１クランパが、前記クランプ本体に着脱自在に連結されており、前記第２クランパが、前記第１クランパに着脱自在に連結されていてもよい。この構成によれば、クランパユニットのクランプ本体への着脱、およびワークの固定を含む１対のクランパ同士の着脱を、簡単な連結構造によって効率的に行うことができる。

本発明の一実施形態において、前記第１クランパが、鉛直方向下側に配置された下側クランパであり、前記第２クランパが、鉛直方向上側に配置された上側クランパであり、前記上側クランパおよび下側クランパに、両クランパを貫通する複数のねじ挿通孔が設けられており、前記下側クランパのねじ挿通孔の下端部に、ナットを回転不能に収容するナット凹所が設けられており、前記ねじ挿通孔に上側から挿通したねじ体を前記ナットに螺合させることにより、前記上側クランパが前記下側クランパに連結されていてもよい。この構成によれば、下側クランパに直接雌ねじ部を設けるのではなく、ナット凹所に収容したナットを用いた連結構造としたので、ねじ体およびナットを交換することによって、ねじ溝が金属加工粉の侵入によって摩耗することを容易に回避できる。

本発明の一実施形態において、前記ナットが六角ナットであり、前記ナット凹所が平面視で矩形に形成されていてもよい。この構成によれば、一般に入手が容易な六角ナットを使用し、かつナット凹所を容易に加工可能な形状としながら、確実にナット回転を防止できる。しかも、ナットとナット凹所の間に隙間ができるので、ナットの交換が容易になり、かつ、ナット凹所に溜まった金属加工粉を除去する作業が容易となる。

本発明の一実施形態において、前記第１クランパが、鉛直方向下側に配置された下側クランパであり、前記第２クランパが、鉛直方向上側に配置された上側クランパであり、前記下側クランパが、前記クランプ本体の下面に形成されたねじ孔に下方からねじ込まれたねじ体によって前記クランプ本体に連結されていてもよい。この構成によれば、クランプ本体とクランパユニットとを連結するためのねじ孔をクランプ本体の下面に設けているので、このねじ孔への金属加工粉の侵入が抑制される。

以上のように、本発明に係るワーククランプ装置によれば、厚みの異なる円盤状のワークに対して、加工原点を変更することなく保持することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るワーククランプ装置が適用される切削加工設備の一例を模式的に示す斜視図である。 図１のワーククランプ装置を示す底面図である。 図２のIII-III線に沿った断面図である。 図１のワーククランプ装置を示す平面図である。 図１のワーククランプ装置のナット凹所を拡大して模式的に示す平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るワーククランプ装置１（以下、単に「クランプ装置１」と称する。）が適用される切削加工設備Ｍの一例を模式的に示す斜視図である。この切削加工設備Ｍは、加工対象である円盤状のワークに対して切削加工を施すための設備であって、鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動自在に設けられた切削加工具（図示せず）と、切削加工具に対して水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動自在なＸＹステージ３と、ＸＹステージ３上に載置された回転テーブル５と、回転テーブル５に回動自在に取り付けられてワークＷを保持する前記クランプ装置１とを備えている。回転テーブル５は、Ｘ軸と平行な回動軸心Ｃ回りにクランプ装置１を回動させるとともに、Ｙ軸と平行な傾斜軸心Ｄ回りにクランプ装置１を傾斜させる。切削加工設備Ｍは、ＸＹステージ３による水平方向の位置決めおよび回転テーブル５による傾斜姿勢決めによって、切削加工具に対してワークを任意の位置、姿勢に制御可能に構成されている。

図２に示すように、クランプ装置１は、クランプ本体１１と、クランパユニット１３とを備えている。クランプ本体１１は、回転テーブル５に回動軸心Ｃ回りに回動自在に取り付けられている。クランパユニット１３は、図３に示すように、一対のクランパ、すなわち第１のクランパである下側クランパ１５および第２のクランパである上側クランパ１７とからなる。上側クランパ１７および下側クランパ１５は、それぞれ鉛直方向の上側および下側に配置されて、ワークＷを直接挟持する。

上側クランパ１７および下側クランパ１５は、それぞれ、ワークＷの被加工部分に相当する円形のワーク開口１７ａ，１５ａを有する円環状の部材として形成されている。上側クランパ１７および下側クランパ１５の、各合せ面側におけるワーク開口１７ａ，１５ａの周縁部には、ワークＷを嵌合させる嵌合段差部１７ｂ，１５ｂが形成されている。図２に示すように、クランプ本体１１は、回転テーブル５に連結される基端部１１ａと、クランパユニット１３を支持するクランパ支持部１１ｂとを有する。クランプ本体１１のクランパ支持部１１ｂには、上側クランパ１７および下側クランパ１５を嵌合させる円形の嵌合開口１１ｂａが形成されている。

本実施形態では、第１クランパである下側クランパ１５がクランプ本体１１に着脱自在に連結され、第２クランパである上側クランパ１７が下側クランパ１５に着脱自在に連結されることにより、クランパユニット１３全体がクランプ本体１１に着脱自在に連結されている。また、図３に示すように、クランパユニット１３は、第１クランパである下側クランパ１５と第２クランパである上側クランパ１７との間のワークＷの加工原点位置Ｏが、クランプ本体１１の回動軸心Ｃ上に位置するように配置されている。加工原点位置Ｏは、クランプ装置１を平面視で示す図４において、クランパユニット１３の中心に一致している。

図２に示すように、下側クランパ１５は、下方からねじ込まれたねじ体である本体連結ボルト２１によってクランプ本体１１に着脱自在に連結されている。具体的には、下側クランパ１５のワーク開口１５ａの周縁部に、複数（この例では４つ）の本体連結ねじ挿通孔２３が等間隔に設けられている。また、クランプ本体１１の下面の、各本体連結ねじ挿通孔２３に対応する部分に、本体連結ねじ孔２５が設けられている。下側クランパ１５の本体連結ねじ挿通孔２３は、雌ねじ部を有しない単なる貫通孔として形成されており、本体連結ボルト２１を、下側クランパ１５の本体連結ねじ挿通孔２３を挿通させた後に、クランプ本体１１の本体連結ねじ孔２５に螺合することにより、下側クランパ１５がクランプ本体１１に着脱自在に連結されている。

このように、クランプ本体１１とクランパユニット１３とを連結するためのねじ孔である本体連結ねじ孔２５をクランプ本体１１の下面に設けているので、本体連結ねじ孔２５への金属加工粉の侵入が抑制される。なお、本体連結ねじ孔２５の数は、クランプ本体１１にクランパユニット１３を確実に固定することが可能な数、すなわち２個以上であれば、図示の例に限定されない。

図３に示すように、上側クランパ１７および下側クランパ１５には、両クランパ１７，１５を貫通する複数（この例では４つ）のクランパ連結ねじ挿通孔２７が設けられている。クランパ連結ねじ挿通孔２７は、上側クランパ１７に形成された上側ねじ挿通孔２９および下側クランパ１５に形成された下側ねじ挿通孔３１からなる。上側ねじ挿通孔２９および下側ねじ挿通孔３１は、それぞれ、図２，４に示すように、両クランパ１７，１５のワーク開口１７ａ，１５ａの周縁部に等間隔に設けられている。クランパ連結ねじ挿通孔２７に上側から挿通したねじ体であるクランパ連結ボルト３３を介して、上側クランパ１７が下側クランパ１５に着脱自在に連結されている。なお、クランパ連結ねじ挿通孔２７の数は、両クランパ１５，１７を確実に相互に固定することが可能な数、すなわち２個以上であれば、図示の例に限定されない。

より具体的には、図３に示すように、下側クランパ１５の、クランパ連結ねじ挿通孔２７の下端部に、クランパ連結ナット３５を回転不能に収容するナット凹所３７が設けられている。ねじ挿通孔に上側から挿通したクランパ連結ボルト３３をクランパ連結ナット３５に螺合させることにより、上側クランパ１７が下側クランパ１５に連結されている。このように、下側クランパ１５に直接雌ねじ部を設けるのではなく、ナット凹所３７に収容したナットを用いた連結構造としているので、ねじ体およびナットを交換することによって、ねじ溝が金属加工粉の侵入によって摩耗することを容易に回避できる。

また、本実施形態においては、図５に示すように、クランパ連結ナット３５は六角ナットであり、ナット凹所３７は平面視で矩形に形成されている。このように構成することにより、一般に入手が容易な六角ナットを使用し、かつナット凹所３７を容易に加工可能な形状としながら、確実にナット回転を防止できる。しかも、クランパ連結ナット３５とナット凹所３７の間に隙間ができるので、クランパ連結ナット３５の交換が容易になり、かつ、ナット凹所３７に溜まった金属加工粉を除去する作業が容易となる。もっとも、クランパ連結ナット３５の種類およびナット凹所３７の形状は、図示の例に限定されず、クランパ連結ナット３５を回転不能に収容可能であればどのような組合せであってもよい。

以上説明した本実施形態に係るクランプ装置１によれば、図３に示すように、ワークＷを直接挟持するクランパユニット１３がクランプ本体１１に着脱自在に連結されているから、厚みの異なるワーク、例えば破線で示す厚みの小さいワークＷ１に対しても、それらに応じた異なる寸法のクランパユニット１３を用意し、これらを交換してクランプ本体１１に取り付けることができる。これにより、厚みの異なるワークＷ，Ｗ１を加工する際にも、加工原点位置Ｏを変更することなくワークＷ，Ｗ１をワーククランプ装置１に固定することが可能となる。したがって、数値制御加工において複雑なパラメータ変更や加工パスの計算を回避しながら、厚みの異なるワークＷ，Ｗ１の加工精度を維持することが可能となる。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ ワーククランプ装置
５ 回転テーブル
１１ クランプ本体
１３ クランパユニット
１５ 下側クランパ（第１クランパ）
１７ 上側クランパ（第２クランパ）
Ｃ 回動軸心
Ｍ 切削加工設備
Ｏ 加工原点

Claims (5)

1. 切削加工設備に設けられて円盤状のワークを保持するクランプ装置であって、
   前記切削加工設備の回転テーブルに回動自在に取り付けられたクランプ本体と、
   前記クランプ本体に取り付けられたクランパユニットであって、ワークを挟持する第１クランパおよび第２クランパからなるクランパユニットと、
   を備え、
   前記第１クランパおよび前記第２クランパに、両クランパを貫通する複数のクランパ連結ねじ挿通孔が設けられており、前記第１クランパの前記クランパ連結ねじ挿通孔の端部に、クランパ連結ナットを回転不能に収容するナット凹所が設けられており、前記クランパ連結ねじ挿通孔に挿通させた第１ねじ体を前記クランパ連結ナットに螺合させることにより、前記第２クランパが前記第１クランパに連結されており、
   前記第１クランパおよび前記第２クランパのいずれか一方が前記クランプ本体に第２ねじ体によって着脱自在に連結されていることにより、前記クランパユニットは、前記クランプ本体に着脱自在に連結されており、かつ、厚みの異なる前記ワークを加工する際に、前記第１クランパと前記第２クランパとの間の、前記円盤状のワークの中心点の位置である加工原点位置が変更されず、前記クランプ本体の回動軸心上に位置するように配置されている、
   ワーククランプ装置。
2. 請求項１に記載のワーククランプ装置において、前記第２クランパが、前記第１クランパに着脱自在に連結されているワーククランプ装置。
3. 請求項１または２に記載のワーククランプ装置において、前記第１クランパが、鉛直方向下側に配置された下側クランパであり、前記第２クランパが、鉛直方向上側に配置された上側クランパであるワーククランプ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のワーククランプ装置において、前記ナットが六角ナットであり、前記ナット凹所が平面視で矩形に形成されているワーククランプ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のワーククランプ装置において、前記第１クランパが、鉛直方向下側に配置された下側クランパであり、前記第２クランパが、鉛直方向上側に配置された上側クランパであり、前記下側クランパが、前記クランプ本体の下面に形成されたねじ孔に下方からねじ込まれた前記第２ねじ体によって前記クランプ本体に連結されているワーククランプ装置。

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