JPH04193445A - 長尺物加工用工作機械のクランプの開閉制御装置 - 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〕 本発明は、長尺物を加工する工作機械（こおし）で、刃
物台の移動に合わせて自動的（こ開閉することのできる
クランプの開閉制御装置≦こ係り、プロファイラ、横巾
ぐり盤等に利用できる。

〔背景技術〕

航空機等の部品を加工するプロファイラ（−おし１て使
用されるワークは、アルミ合金等、柔ら力Ｘｌ、％素材
が多い。しかも長尺の角材等カーら肖（１り出して加工
する場合が多（、ワークをクランプするに（マ、多数の
連続して配置されたクランプ装置を使用するのか一般的
であった。

このクランプ装置を用いてワークを取り付１するには、
作業者かテーブル上に複数のクランプ装置を設置しワー
クをクランプして行ってし）た。

このようにしてクランプされたワークを加工する場合、
クランプ部分を避けながら、刃物を送りて、クランプ部
分を除いて加工する。次に、クランプ位置を変えてから
、加工残しとなっている先のクランプ部分を再加工して
ワークの加工を完了していた。

このように、１個のワークを一旦クランプして加工し、
クランプ位置を変えて再加工するのは加工効率が悪いた
め、加工効率を良くしようとして、次のような方法も行
われていた。すなわち、異なるクランプ位置でクランプ
した同一の加工物を複数用意し、加工を終える毎に次の
新しい治具に載った加工物を加工し、その加工中に次の
段取りを行うものであった。

予定されている複数個のワークの最初の加工か全て終了
したら、クランプ位置を変えて段取りしであるワークの
加工に移行する。これにより、工作機械そのものの稼動
率を向上させ、加工効率を良くしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のクランプ装置を用いたワ一りの取
り付けては、いずれにしてもクランプ装置を１つ１つ締
め付けているため、段取り作業に多くの時間と労力を費
やしていた。また、作業者か手作業によって多数のクラ
ンプ装置を締め付けてワークを取り付けているため、ク
ランプ力にはらつきを生じることかあり、ワークか柔ら
かいアルミ合金で、しかも薄い場合等、仕上精度に影響
が生じる虞れかあった。

さらに、加工に際しては、クランプしている部分を避け
て加工するため、加工速度か遅くなり、加工能率が悪い
という問題点もあった。

また、クランプしている部分を避けて加工した後は、ク
ランプ位置を変えてから再加工しなければならない。こ
のため、段取り作業も大変であるし、加工済みの部分に
対する加工精度を出しにくいという問題かあった。

また、同じようにクランプされたワークを複数個準備し
ておいて、そのワークの加工か終了したら、クランプ位
置を変えた次の段階のワークの加工をする方法も、段取
り作業か大変であるし、クランプの数も多数必要とする
ので、クランプの管理も大変であった。しかも、クラン
プ位置を変えることに伴う加工精度の低下という問題の
解決にはなっていない。

本発明の目的は、ワークの段取り作業を減らすとともに
、加工能率の向上を図れる長尺物加工用工作機械のクラ
ンプの開閉制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、テーブル上に載置されるワークをクランプす
る複数のクランプ機構を設けるとともに、このクランプ
機構に駆動手段を設け、がっ、相対変位する主軸とテー
ブルとの間に前記主軸の位置を検出する位置検出手段お
よび前記主軸と前記テーブルの相対速度を検知する速度
検出手段を設け、この位置検出手段および速度検出手段
を基にクランプ機構の開閉を制御するシーケンサを設け
て長尺物加工用工作機械のクランプの開閉制御装置を構
成したものである。

また、この装置において、位置検出手段および速度検出
手段としては、アブソリュートパルスエンコーダを使用
すると好適である。

〔作用〕

相対変位する主軸とテーブルとの間に取り付けられた位
置検出手段および速度検出手段により、主軸の移動位置
か常時シーケンサに伝達される。

クランプ機構は、駆動手段により、シーケンサからの指
令で、主軸の移動に合わせて自動的に順次開閉する。従
って、主軸が移動されてきた位置の各クランプ機構は、
開放されるため、主軸に取り付けられた刃物により、ワ
ークは連続して加工かなされる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明に係る長尺物加工用工作機械のクラ
ンプの開閉制御装置（以下、クランプ装置という）の全
体構成か示されている。

クランプ装置か使用される工作機械として、本実施例で
はプロファイラが対象とされてしする。

主軸２を介して刃物３を取り付けた刃物台４か機械本体
５に装着されている。機械本体５は、テーブル６を跨い
で、例えば門型に設けられている。

この門型に構成された機械本体５の門の両側下方には、
それぞれ回路のモータで回転されるビニオンが設けられ
ている。一方、テーブル６側には回路の一対のラックか
Ｘ軸方向に設けられており、前記各ビニオンに噛合され
るようになっている。

これらのラックとずニオンの噛合と、モータ駆動による
ビニオンの回転で機械本体５は、テーブル６に対して水
平（Ｘ軸）方向に移動自在に構成されている。また、刃
物台４は垂直（Ｚ軸）方向に移動自在となっている。

この外、図示しない各種制御装置や切削剤装置、ＡＴＣ
装置等を主要素としてプロファイラ１が構成される。

プロファイラｌにおいては、主軸２および刃物３を回転
させなから、刃物台４をＸ軸およびＺ軸方向に送り、ア
ルミ合金等軽合金よりなる航空機用部品の加工がなされ
る。

テーブル６上には、ワーク取付治具であるストラフチャ
−７やロケータブロック８を介してワークＷか載置され
、多数のクランプ機構１０によって固定されている。

ワークＷは、本実施例では第２〜４図に示されるように
、長手方向に沿った一側縁同士か段差をもってラップす
る平行な２枚の薄板を、縦リブて連結した形状のものが
使用されている。

クランプ機構ｌＯは、前記のような形状のワークＷの長
手方向に沿った両側縁を、比較的狭い間隔てクランプす
るものである。

多数のクランプ機構１０は、第２図ないし第４図に示さ
れるように、左右対称位置に互いに向き合って２列に設
けられている。そして、このクランプ機構ｌＯは、本体
１１と、クランプアーム１２と、クランパ１３と、電磁
切換弁１４を含む油圧回路１５等とを一組として構成さ
れている。

油圧回路１５は、油圧供給口１６．１７を介して本体１
１に接続され、油圧源１８から本体１１に圧油を供給す
る。回路１５の途中には、ソレノイド（ａ）、　（ｂｌ
で操作される４ボ一ト２位置切換弁である電磁弁１４が
設けられている。なお１９は、圧油の戻りのタンクであ
る。

本体１１内にはシリンダ２５等か内蔵されており、この
シリンダ２５には前記油圧回路１５か連結されている。

また、シリンダ２５内のピストン２６にはクランプアー
ム１２か連結されており、クランプアーム１２の下部に
は本体１１に取り付けられた支軸２７が係合している。

このクランプアーム１２は、一方の油圧供給口１７から
圧油を供給すると、ピストン２６の上昇により支軸２７
を支点にして揺動しながらワークＷをクランプする方向
に動く。また、他方の油圧供給口１６から圧油を供給す
ると、ピストン２６の下降により支持２７を支点にして
揺動しながらワークＷのクランプを解放する方向に動く
ように構成されている。

ここにおいて、油圧源１８に接続された油圧回路１５、
シリンダ室、ピストン等により、クランプ機構１０の駆
動手段か構成されている。

なお、本体１１は、ワークＷの形状に対応させるため左
右の高さか違っているが、構造的、作用的にも同一なの
で、左右のどちらも、名称は本体１１として説明する。

クランプアーム１２先端にはクランパ１３が設けられ、
ワークＷを押圧するように形成されている。

機械本体５の下方に設けられ、ビニオンを回転させるモ
ータには、位置検出手段および速度検出手段としてのア
ブソリュートパルスエンコーダ２１か設けられている（
第１図）。このパルスエンコーダ２１は、機械本体５の
移動、さらに詳しくは機械原点からの主軸２のＸ軸上の
移動位置を、絶対値として検出するものである。パルス
エンコーダ２１は同時に機械本体５の送り速度を検出す
る。

具体的には、前記門型の機械本体５の下方に設けられた
回路のモータの一方の回転軸に取り付けられ、モータの
回転に伴い機械本体５ひいては刃物台４のＸ軸上の位置
および速度を検出てきるようになっている。

テーブル６の近傍にはシーケンサ２０か設けられている
。このシーケンサ２０は、前記パルスエンコーダ２１か
ら送信されてくる位置および速度データや、データ入力
手段２２により予め設定されたデータ等に基づいてそれ
らのデータを比較演算し、前記クランプ機構１０に指令
を出して、各クランプ機構ｌＯの駆動手段を駆動させる
ものである。なお、第６図にはこのシーケンサ２０の各
種機能を示す内部の詳細図か示されている。

次に、本実施例の作用を第５図をも参照して説明する。

まず、本発明に係るクランプ装置の原理を第５図に基づ
いて述べる。

予め設定されている機械原点位置“０”から、所定位置
にある１つのクランプ機構ｌＯまでの距離をデータＡと
して設定する。この場合、クランプ機構１０の中心位置
か設定基準となる。

クランプ機構１０においては、データＢか設定されてい
る。このデータＢは、クランプ機構１０のアンクランプ
ゾーンであり主軸の位置および速度により決定され、各
クランプ機構１０の中心から、この中心を挟んだ所定幅
で設定されている。

これらデータＡおよびデータＢは、予めデータ入力手段
２２からシーケンサ２０に入力され、記憶されている。

データＥは、パルスエンコーダ２１からシーケンサ２０
に入力されてくるＸ軸上の主軸２の位置データである。

今、主軸２に取り付けられた刃物３かＸ軸を移動して主
軸位置データ（Ｘ軸エンコーダからの位置検出データ）
Ｅか、データＢて設定されたアンクランプゾーンに入っ
てきた時、所定位置にあるクランプ機構１０はアンクラ
ンプ状態となる。

次に、このような原理に基つく本実施例の作用を説明す
る。第３図、第４図はクランプ機構１０の動作説明図で
ある。

ワークＷは、両側縁を多数のクランプ機構１０でクラン
プされており、加工に際しては、本実施例のような形状
のワークの場合、ワークＷのどちらかの側縁から加工す
るものである。一方を加工する場合、他方の側縁をクラ
ンプしているクランプ機構ｌＯか駆動しないように、機
械のＮＣ制御機構で制御されている。

今、作用の説明上、まず、第２．　３．　４図において
ワークＷの右側が加工される場合を説明する。

ワークＷか段取りされてテーブル６上に載置されたら、
ワークＷの加工が開始される。

機械本体５すなわち刃物台４、主軸２等がワークＷの表
面を加工しながら、テーブル６上をＸ軸方向に移動する
と、アブソリュートパルスエンコーダ２１から、刃物３
の移動位置データＥと速度データが常に、シーケンサ２
１に入力される。

刃物台４の主軸２等かＸ軸方向にさらに移動して、主軸
２の位置データＥおよび速度データによリアンクランプ
ゾーンＢを決定し、主軸２かアンクランプゾーンＢ（デ
ータＢ）内に進入したら〔Ｅ≧（Ａ−Ｂ／２））　、シ
ーケンサ２０より電磁切換弁１４Ａに指令か出され、ソ
レノイド（ａ）が励磁される。ソレノイド（ａ）の励磁
によって、圧油は一方の油圧供給口１６からシリンダ２
５に送られ、ピストン２６を押し下げる。これにより、
クランプアーム１２が支軸２７を支点に揺動して、クラ
ンプか解除される（第４図）。

クランプが解除された部分のワークＷの表面は、クラン
プがされていない部分から引き続いて刃物３により加工
される。

クランプが解除された部分を加工した刃物３か、最初の
クランプ機構ＩＯのアンクランプゾーンＢを通過すると
（Ｅ＞　（Ａ十Ｂ／２））　、この主軸２の移動データ
Ｅおよび速度データが、シーケンサ２０に送信される。

これらのデータＥおよび速度データの入力によりシーケ
ンサ２０から電磁切換弁１４に指令か出され、ソレノイ
ド′（ｂ）が励磁される。ソレノイド（ｂ）の励磁によ
って、圧油は他方の油圧供給口１７からシリンダ２５に
送られ、ピストン２６を押し上げる。これにより、クラ
ンプアーム１２か支軸２７を支点に揺動し、その結果、
クランパ１３によるクランプかなされる（第３図）。

以後、刃物３による加工を継続しながら刃物台４等がさ
らに前進し、刃物３が次のクランプ機構ｌＯに近づくと
、前述と同様の作用によりクランプ機構ｌＯの開閉が繰
り返される。この場合も、加工は連続して行われる。

前述のような本実施例によれば、次のような効果がある
。

すなわち、ワークＷは、シーケンサ２０の指令に基づい
て開閉されるクランプ機構ｌＯによって自動的にクラン
プされているので、段取り作業か大幅に改善された。す
なわち、ワークＷは一旦段取りされた後は、段取り替え
をすることなく表面の全ての加工か可能となった。この
ため、たびたびの段取り替えも不要となり、段取り作業
か大幅に改善された。その上、クランプ機構ｌＯの数も
、１つのワークＷをクランプ可能な必要最少限度あれば
良く、クランプ機構ｌＯの管理も楽になった。

また、クランプ機構１０は油圧によって作動されている
ため、多数のクランプ機構ｌＯを使用したとしても均一
なりランプ力でクランプすることができ、クランプのば
らつきかなくなった。従って、柔らかい素材で、しかも
薄いワークでもクランプのばらつきによって生じる加工
精度への影響がなくなった。

さらに、クランプ機構１０は、刃物台４等か移動して刃
物３がクランプ機構１０に近づくと、刃物３に最も近い
クランプ機構ＩＯがアンクランプ状態となり、加工は継
続して行われる。このため、クランプ部分を避けて加工
することもなく、加工速度を落とすこともないので、精
度の高い滑らかな加工面が得られるとともに、加工能率
か向上するものとなった。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、次に示すような変形等を含むものである。

すなわち、前記実施例では刃物台４の移動位置を検知す
る手段として、アブソリュートパルスエンコーダ２１を
使用しているか、パルスエンコーダてなくてもよい。例
えば、磁気スケールあるいは光学スケールをテーブル６
側に設け、移動側つまり刃物台４側に読取ヘッドを設け
ておいて、両者で刃物台４の移動位置を検知して、検知
データをシーケンサ２０に入力するようにしてもよい。

また、アブソリュートパルスエンコーダ２１に代えて電
磁誘導スケールやレゾルバを引いて刃物台４の移動位置
を検知してもよい。この際、各位置検出手段は、必ずし
もアブソリュートタイプのものでなくともよく、インク
リメントタイプのものでもよい。この場合は、加工開始
前に機械本体５を常に機械原点位置に位置させ、この位
置を“０”に設定してから、加工を開始するようにすれ
ばよい。

さらに、本実施例で長尺物加工用工作機械のクランプの
開閉制御装置はプロファイラに用いたか、プロファイラ
に限らず、プラノミラーや横巾ぐり盤等にも使用しても
よい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等
は、本発明の目的を達成できる範囲であれば、他の構造
でも良い。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の長尺物加工用工作機械
のクランプの開閉制御装置によれば、従来に比べて、段
取り時間か大幅に減少てき、長尺物の加工か短時間でて
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る長尺物加工用工作機械のクランプ
の開閉制御装置の一実施例を示す全体構成図、第２図は
クランプの開閉制御機構の一部斜視図、第３図はクラン
プ機構によるクランプ状態図、第４図は同一部アンクラ
ンプ状態図、第５図はクランプ機構の動作原理の説明図
、第６図はシーケンサの内部詳細図である。 １・・・長尺物加工用工作機械としてのプロファイラ、
２・・・主軸、３・・・刃物、６・・・テーブル、１ｏ
・・・クランプ機構、１４・・・電磁切換弁、２ｏ・・
・シーケンサ、２１・・・位置検出手段および速度検出
手段としてのアブソリュートパルスエンコータ。 第１図 ４ノ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テーブル上に載置されるワークをクランプする複
   数のクランプ機構を設けるとともに、このクランプ機構
   に駆動手段を設け、かつ、相対変位する主軸とテーブル
   との間に前記主軸の位置を検出する位置検出手段および
   前記主軸と前記テーブルの相対速度を検知する速度検出
   手段を設け、この位置検出手段および速度検出手段を基
   にクランプ機構の開閉を制御するシーケンサを設けたこ
   とを特徴とする長尺物加工用工作機械のクランプの開閉
   制御装置。
2. （２）請求項１において、位置検出手段および速度検出
   手段としては、アブソリュートパルスエンコーダを使用
   したことを特徴とする長尺物加工用工作機械のクランプ
   の開閉制御装置。