JPH03228534A - マシニングセンタのワーククランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、マシニングセンタのワーククランプ装置、特
に、加工位置でワーククランプ用治具上のワークを自動
的に交換できるマシニングセンタのワーククランプ装置
に関する。

［従来の技術］ マシニングセンタとして、特公昭第６１−５３１８２号
公報に開示されたものがあるが、このものにおいては、
先ず、作業テーブル（パレット載置台）に、治具を取り
付けたパレットを載置し、これに所望のワークを作業者
が手作業で固定し、これをパレットマガジン上に取り付
ける。次に、パレットマガジンを１ピツチずつ送りなが
ら、上記の作業を繰り返し、パレットマガジンのすべて
のポジションに、ワークが固定されたパレットを取り付
ける。その後、ＮＣ装置の指令に応じてパレットマガジ
ンを割り出して所定のパレットを交換位置へ持って来、
ここで、そのパレットをマシニングセンタの加工位置へ
移行させてワークを加工する。この加工終了後の度毎に
、ワークをパレットごとパレットマガジンへ移し換える
。

従って、ロット加工を行なう場合も、その数だけ治具付
パレットを用意して、すべてをパレットに装着してやら
なければならず、同一の加工内容であるにも拘らず、１
点ごとに手作業で治具にワークを取り付けた上でパレッ
トマガジンに装着しなければならないという非能率さを
避けることができなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、ロフト生産などにおけるように同一の
ワークを加工する場合は、同一の治具を使用することに
着目して、ワークだけを交換できるように、加工位置で
所望のワークを自動的に着脱するようにして加工能率を
向上させ、上記の従来のマシニングセンタの不具合を解
決することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明に基づくマシニン
グセンタのワーククランプ装置は、ハウジングに支持軸
を介して回転可能に支持された作動軸と、これの先端に
交換可能に保持されたパレットと、このパレットの前面
に固定されたワーククランプ用治具とを有するマシニン
グセンタに、Ｆｆｊ記治具に形成され、ピストン・ロッ
ドにワークを保持するクランプ部を設けたピストン・シ
リンダと、前記パレットの後面内に形成され、前記ピス
トン・シリンダのピストン・ヘッド側チャンバに接続さ
れるプラグと、パレットの前記後面と対峙する前記支持
軸の前面内に設けられた２方向制御弁を介して圧油供給
源及びドレーンに接続されるソケットから成り、これら
プラグとソケットの結合時には相互の流路が連通し、離
脱時にはそれぞれの流路が遮断される油圧カプラと、前
記クランプ部を前記ワーを押圧する方向へピストンを押
圧する押圧手段を設けて構成する。

［作用コ 作動軸先端に所望の治具を有するパレットか装着されて
いないときは、所望のものをパレットマガジンから呼び
出して交換する。この状態では、治具上のワーククラン
プ用ピストン・シリンダにピストン・ヘッド側チャンバ
内に圧油を導入してワーククランプを開放して、ワーク
か治具上に設置できるようにして置く。次いで、ロボッ
ト等の自動搬送装置により所望のワークを自動的に治具
上に搬送して設置位置に設置した後、ピストン・ヘッド
側チャンバから圧油をドレーンして、押圧手段によって
ピストンを下降させると、ピストン・ロッドに固定され
たクランプ部でワークを保持される。この後、ワークに
所望の加工を施し、油圧カブラを介して圧油供給源から
ピストン・へ・ンド側チャンバ内に油圧を供給すると、
クランプ部は再びワークを開放する１、最後に、ロボッ
ト等の自動搬送装置によりワークを自動的に治具上より
取り外し、加工の１サイクルを完了する。

以上のサイクルを繰り返してロット生産が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の１実施例を詳述する。

第１図は、本発明のワーククランプ装置全体の概略をこ
れが用いられるマシニングセンタの作動軸、支持軸、ハ
ウジング、パレット、治具等と共に縦断面で示したもの
で、第２図は、本発明のワーククランプ装置の油圧カブ
ラが装着される支持軸及びパレットを中心とした部分の
詳細縦断面図である。

第１図において、１はマシニングセンタの支持軸用ハウ
ジング、２はハウジング１内で中心軸の周りに回転可能
にかつ軸方向に往復摺動可能に設けられた円筒状支持軸
である。

支持軸２は、ハウジング１及び支持軸２に設けられ２方
向制御井１６を介して圧油供給源４及びドレーン５に接
続されたピストン・シリンダ１７によって、往復動され
、後退している時は、支持軸２の前端に形成されたフラ
ンジ部７とノー・ウジング１の前面に形成された割出し
及び作動軸位置決め用カップリング８がロック状態にな
り、ハウジング１に固定され、これに対して、前進して
いる時は、このカップリング８が開放して、電動機９に
より歯車１０．１１を介して割り出されるようになって
いる。

１２は作動軸で、支持軸２に共軸に挿通されており、そ
の先端に断面丁字形の実質的には正方形のプレート１３
が固定されている。そして、このプレート１３に、縦断
面り字形のワーククランプ用の治具１４を固定したパレ
ット１５が着脱可能に装着されている。作動軸１２は、
２方向制御弁３を介して前記の圧油供給源４及びドレー
ン５に接続されたピストン・シリンダ６により往復動さ
れ、後退位置にある時は、支持軸２のフランジ部７とパ
レット１５とに設けられたパレット位置決め用カップリ
ング１８をロック状態にしてパレット１５を支持軸２に
固定する。他方、作動軸１２が前進した時は、カップリ
ング１８が開放され、パレット１５が支持軸２のフラン
ジ部７から離脱し、パレット１５の交換を可能にする。

以上のマシニングセンタの構成及び作用は、特公昭箱６
１−５３１８２号公報に記載のものと実質的に同じであ
り、これ以上詳細には説明しない。

次に、本発明のワーククランプ装置の１実施例について
説明する。

第１図及び第３図において、３０．３０は、ワーク３１
を治具１４の取付は部１４ａ上の所定位置にクランプす
るようにこの取付は部１４ａに離間して設けられたワー
ククランプ用のピストン・シリンダである。

各ピストン・シリンダ３０は、取付は部１４ａ上に固定
されたシリンダ３２と、この中に昇降可能に嵌装された
ピストン３３と、このピストン３３から上方へシリンダ
３２の上端面を貫通して延びるピストン・ロッド３４か
ら成る。ピストン・ロッド３４の上端に互いに相手方の
ピストン・シリンダ３０の方へ水平に延びる例えば抱え
爪状のワーク用のクランプ部３５が形成されている。

３６及び３７は、それぞれ、ピストン・シリンダ３０の
ピストン・ヘッド側チャンバとピストン・ロッド側チャ
ンバである。また、第３図において、２１は、マシニン
グセンタの主軸（図示せず）に取付けられワーク３１を
加工する例えばドリルやリーマのような加工工具である
。

第１図及び第２図において、３８．３８は、同じ構造の
油圧カップリングであり、それぞれはプラグ３９とソケ
ット４０から成る。

第４図及び第５図を参照して、各油圧力・ノブリング３
８のプラグ３９は、パレ・ノド１５の後面内に前端がこ
の後面から若干突出するように封止用Ｏリング４２ａを
介して螺着された段付きプラグ外筒４１を有し、それに
プラグ流路を形成する中央孔４２が貫設されている。４
３は、ソケ・ノド弁押入体保持部材で、外周壁が中央孔
４２の内壁と間隔を置いて、プラグ３９の後端から中央
孔４２の大略中央部まで挿入されており、その後端にフ
ランジ部４４が形成されている。このフランジ部４４に
複数個の貫通孔４５が円周方向に等配されて形成されて
いる。

４７は、フランジ部４４の中央を挿通ずる棒状のソケッ
ト弁押入体で、先端に前面が円錐台形で後面が平面のヘ
ッド部４８を有し、その後端部に形成された雄ねじ部４
９にナツト５０を螺合することにより、前面がパレット
１５の後面から若干突出するようになっている。

５１は、中央孔４２の内周前方に外周か封止用０す〉グ
５１ａを介して摺接された環状のプラグ弁体で、これを
貫通するソケット弁押入体４７の前端部の外径より大き
な内径を有し、両者の間にプラグ流路の一部をなす環状
の空間を形成している。また、プラグ弁体５１は、中央
孔４２内に配設され第１の付勢手段を成す圧縮コイルは
ね５２によって常時前方へ付勢され、プラグ３９かソケ
ット４０に接続されていない場合は、前方内縁部に設け
られた断面り字形の環状の封止部材５３を介（７て前面
がヘット４８の平坦な後面に押圧されて、プラグ３９内
の流路即ち中央穴４２を閉成している。

油圧カップリング３８のソケット４０は、円筒形のソケ
ット外筒５４を有する。そして、このソケット外筒５４
は、その前端に内向きのフランジ部５４ａが形成され、
後端部で支持軸２のフランジ部７の外端面内に螺合固定
されている。

５５は段付き筒状プラグ弁押入体で、後方の増径された
環状固定部５６と、その中央部から前方へ突出し前端に
内向きのフランジ部５７ａを有する筒状のプラグ弁押入
部５７より成る。環状固定部５６はその外周でソケット
外筒５４の内周後方部に螺合固定されている。５８は、
環状固定部５６の後端と支持軸２のフランジ部７との間
を封止するためのＯリングである。

ソケット外筒５４とプラグ弁押入部５７との間の筒状空
間に外周面がソケット外筒５４の内周面に摺接しかつ内
周面が封止用のＯリング５９を介してプラグ弁押入部５
７の外周面に摺接する環状のスライダ６０が設けられ、
固定部５６とスライダ６０の間に配設された一連の皿ば
ね６１．・・・により常時前方に付勢されており、プラ
グ３９とソケット４０の非結合時には、その前端部に形
成された肩部６０ａがソケット外筒５４のフランジ部５
４ａに圧接されるようになっている。上記非結合時には
スライダ６０の前面がフランジ部５４ａから若干突出す
るように設けられており、このスライダ６０の前面が、
プラグ外筒４１の前面に圧接した時に外筒４１とスライ
ダ６０の前面との間を封止するＯリング６２が埋設され
ている。

プラグ弁押入体５５内にソケット流路を形成する中央孔
６３が形成され、これに円筒形のソケット弁体６４が摺
動可能に挿入されている。このソケット弁体６４の外周
には、全長にわたって軸方向に延びる複数の長溝６５が
形成されている。

６６は、中央孔６３の後部に、固定部５６に固定された
環状のばね受け６７とソケット弁体６４との間に設けら
れた第２の付勢手段を成す圧縮コイルばねで、常時、ソ
ケット弁体６４を前方へ付勢し、プラグ３９とソケット
４０との非結合時には、ソケット弁体６４の前端外縁部
に設けられた断面り字形の環状封止部材６８を介してこ
のソケット弁体６４の前端外縁部を保持部５７のフラン
ジ部５７ａに圧接させ、ソケット流路即ち中央穴６３を
閉成する。

第１図において、油圧カップリング３８．３８の一方（
図中上方のもの）は、そのプラグ３９の後側ポート３９
ａがパレット１５及び治具１４内に形成された管路６９
を介して治具１４に設けられたピストン・シリンダ３０
のピストン・ロッド側チャンバ３７に連通している。ま
た、ソケット４０の後側ポート４０ａか支持軸２内に形
成された管路７０とハウジング１及び支持軸２の間に設
けられた圧油連通カップリング７１を介して、圧油供給
源４及びドレーン５に接続された圧油供給用２方向制御
弁７２の一方のポートに接続されている。

これに対して、他方の油圧カップリング３８（図中下方
のもの）は、そのプラグ３９の後側ポート３９ａがパレ
ット１５及び治具１４内に形成された管路７３を介して
治具１４の各ピストン・シリンダ３０のピストン側ヘッ
ド側チャンバ３６に連通している。また、ソケット４０
の後側ポー）４０ａが支持軸２内に形成された管路７４
とノλウジング１及び支持軸２との間に設けられた圧油
連通カップリング７５を介して、圧油供給用２方向制御
弁７２の他方のポートに接続されている。

第５図は、プラグ３９とソケット４０とが結合された時
の状態を示しており、これは次の作動の説明に関連して
詳述する。

次に、本実施例の作用について説明する。ここで、第１
図は、ワーク３１を加工終了した直後の状態を示すもの
とする。

この状態で、最初に、２方向弁７２により、ワーククラ
ンプ用ピストン・シリンダ３ｏのピストン・ロッド側チ
ャンバ３７がら圧油を抜き、これと同時にピストン・ヘ
ッド側チャンバ３６にａ［を導入する。そうすると、ピ
ストン３３は上昇し、ピストン・ロッド３４と共にクラ
ンプ部３５も持ち上げられ、ワーク３１が開放されて、
ロボット等の自動搬送装置で次工程ステーションへ搬送
される。

その後、前記ロボットにより次のワーク３１を取付は部
１４ａ上に設置し、２方向弁１２を切り換えて、ピスト
ン・ヘッド側チャンバ３６がら圧油を抜くと共に、ピス
トン・ロッド側チャンバ３７に圧油を供給し、ピストン
ロッド３４を下げ、クランプ部３５でワーク３１を固定
する。

従って、ロット生産の場合、従来のように、ワーク毎に
パレット１５を交換する必要がなく、第１図の状態で、
治具１４上で加工済のワーク３１と次のワークとを交換
して加工を繰り返すことができる。

以上の１０ツトの加工が完了した後、２方向制御弁３を
切り換え、ピストン・シリンダ６の後側シリンダ・チャ
ンバに圧油を供給し、作動軸１２を前進させる。これに
よって、パレット位置決め用カップリング１８が開放さ
れ、パレット１５を支持軸２のフランジ部７がら離脱さ
せる。この場合、両方の油圧カップリング３８．３８は
、第４図に示す閉成状態になるがら、カップリング３９
及びソケット４０が塞がれ、これらのいずれがらも油が
漏れることがない。

次いで、パレット１５をパレット・マガジン（図示せず
）上の所望の治具が固定されたパレット１５と交換して
この新しいパレット１５を作動軸１２のプレート１３に
挿着し、制御弁３を切り換えて、圧油をピストン・シリ
ンダ６の前側シリンダ・チャンバに圧油を導入すると、
作動軸１２か後退し、パレット位置決め用カップリング
１８かロック状態になる。

この状態では、第５図に示すように、プラグ外筒４１と
ソケット４０のスライダ６０の対向面か圧接し、Ｏリン
グ６２によってプラグ３９とソケット４０との間が封止
され、これらの間から圧油の漏れが生じないようになる
。また、プラグ３９のソケット弁押入体４７がそのヘッ
ド部４８でソケット弁体６４をソケット４０内に押し込
むと共に、ソケット４０のプラグ弁押入体５７がその前
面部のフランジ部５７ａでプラグ弁体５１をプラグ３９
内に押込み、プラグ３９とソケット４０との流路同志、
即ち、中心孔４２．６３同志を連通させる。

その後、前記ロボット等の自動搬送装置により所望の加
工をすべきワーク３１を、新たなパレット１５に固定さ
れた治具１４の取付は部１４ａ上の所定位置に設置し、
２方向弁７２を切り換えて、ピストン・シリンダ３ｏの
ピストン・ヘッド側チャンバ３６から圧油を抜くと共に
ピストン・ロッド側チャンバ３７に圧油を供給し、ピス
トン・ロッド３４を下げ、クランプ部３５でワーク３１
を治具１４の取付は部１４ａ上に取付は固定する。

また、加工作業のためパレット１５の割出しを必要とす
る場合は、パレット位置決め用カップリング１８によっ
て支持軸２のフランジ部７とパレット１５とを結合した
状態で、支持軸２用の方向制御弁１６を切り換えて、油
圧ピストン・シリンダ１７の後側シリンダ・チャンバに
圧油を導入し、支持軸２を前進させる。これによって、
割出し及び作動軸位置決め用カップリング８が開放され
て、支持軸２をハウジング１から離脱させる。次いで、
電動機９を回転して支持軸２と共に作動軸１２を所望の
割出し角だけ回動させた後、再び支持軸用２の方向制御
弁１６を切り換えて、油圧ピストン・シリンダ１７の前
側シリンダ・チャンバに圧油を導入し、支持軸２を後退
させ、割出し及び作動軸位置決め用カップリング８を係
合させる。これによって、パレット１５の必要な割出し
が行なわれ、ワーク３１に必要な加工が施される。

第６図は、本発明の第２の実施例を示す。本実施例では
、第１図の実施例においてワーク３１を保持するピスト
ン・シリンダ３０のピストン・ロッド側チャンバ３７に
図中上側の油圧カップリング３８を介して圧油供給源４
から圧油を導入する代りに、ピストン・ロッド側チャン
バ３７内に圧縮コイルばね２２を収容し、常時ピストン
３３を弾性的に押下し、ピストン・ヘッド側チャンバ３
６内に圧油か導入されていない時は、常にばね２２の付
勢力によって、クランプ部２５がワーク３１を保持する
ようになっている。なお、本施例の他の部分は、第１の
実施例と同じであるから、第６図の対応部分には第１図
の場合と同じ参照番号を付して示し、それらの説明は省
略する。

［効果］ 以上の通り、本発明のマシニングセンタのワーククラン
プ装置は、パレットに固定された治具にワーククランプ
用のクランプ部を操作する油圧ピストン・シリンダ及び
ピストン押圧手段を設けて成るものであるから、１つの
パレットが作動軸に取付けられた状態のままで加工位置
でワークの交換を行なうことができ、かつ、ロフト生産
に当−１では、パレット交換を行なう時間を省くことが
でき、生産性を向上させることができるという効果かあ
る。

また、本発明のマシニングセンタのワーククランプ装置
は、油圧カップリングのプラグとソケットとをそれぞれ
パレットの後面内と支持軸の前面内に設けて、パレット
と支持軸との間の係脱に応じて圧油の流路の接続及び遮
断を行なうものであるから、パレットが交換のために支
持軸からはずされた時に、パレット及び支持軸の何れか
らも油漏れが生じることがないという効果がある。

加えて、複数のロット生産を行なう場合、バ［ノット・
マガジンに必要加工ロット数だけのパレットを設置すれ
ばよく、また、各パレットには予めワークを取り付ける
必要もなく、準備作業及び加工作業の簡易化及び迅速化
図れるという効果もある。

更にまた、付勢手段としてばねを用いる場合、このばね
により、機械的にワークをクランプしているので、油圧
系統に異常が生じても、ワークが外れるなとの事故か起
こらないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のワーククランプ装置の全体をマシニ
ングセンタの関連部分と共に示す概略縦断面図、第２図
は、第１図の内、マシニングセンタの油圧カップリング
を設けた部分の縦断面図、第３図はワークを取り付けた
治具の平面図、第４図は開放状態にある油圧カップリン
グの１実施例の縦断面図、第５図は閉成状態にある第４
図の油圧カップリングの縦断面図、第６図は本発明のワ
ーククランプ装置の他の実施例を第１図と同様に示した
概略縦断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・支持軸、４・・・圧油供
給源、５・・・ドレーン、１２・・・作動軸、１４・・
・治具、２２・圧縮コイルばね、１４ａ・・・取付は部
、１５・・・パレット、３０・・・ピストン・シリンダ
、３１・・・ワーク、３２・・・シリンダ、３３・・・
ピストン、３４・・・ピストン・ロッド、３５・・・ク
ランプ部、３６・・・ピストン側チャンバ、３７・・・
ピストン・ロッド側チャンバ、３８・・油圧カップリン
グ、３９・・・プラグ、４０・・・ソケット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジングに支持軸を介して回転可能に支持された
   作動軸と、これの先端に交換可能に保持されたパレット
   と、このパレットの前面に固定されたワーククランプ用
   治具とを有するマシニングセンタにおいて、 （ａ）前記治具に形成され、ピストン・ロッドにワーク
   を保持するクランプ部を設けたピストン・シリンダと、 （ｂ）前記パレットの後面内に形成され、前記ピストン
   ・シリンダのピストン・ヘッド側チャンバに接続される
   プラグと、パレットの前記後面と対峙する前記支持軸の
   前面内に設けられかつ２方向制御弁の一方のポートを介
   して圧油供給源及びドレーンに接続されるソケットから
   成り、前記プラグと前記ソケットの結合時には相互間に
   流路が形成され、離脱時にはそれぞれの流路が遮断され
   る油圧カプラと、 （ｃ）前記クランプ部を前記ワークを押圧する方向へピ
   ストンを押圧する押圧手段 を具備して成るマシニングセンタのワーククランプ装置
   。 ２、前記押圧手段は、前記油圧カプラと同じ構造を有す
   る他の油圧カプラを具備し、そのプラグは、前記パレッ
   トの後面内に設けられ、前記ピストン・シリンダのピス
   トン・ロッド側チャンバに接続され、そのソケットは、
   前記ハウジングの前記前面内に設けられ、かつ、前記２
   方向制御弁の他方のポートを介して前記圧油供給源及び
   前記ドレーンに接続される請求項第１項に記載のマシニ
   ングセンタのワーククランプ装置。 ３、前記押圧手段は、前記ピストン・シリンダのピスト
   ン・ロッド側チャンバに設けられたばね部材から成る請
   求項第１項に記載のマシニングセンタのワーククランプ
   装置。