JPH06226575A - 開先加工機のワーククランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 別の積極的な駆動手段を必要とせずに、簡単
にＨ形鋼におけるフランジとウェブのクランプ手段を構
成すること。 【構成】 送りねじ軸３４によって昇降作動する作動体
３２にシリンダ筒３２ａを設ける。作動体３２の下部に
はクランプ片３１を設け、このクランプ片３１にピスト
ンロッド３１ｂを設ける。上記のピストンロッド３１ｂ
はシリンダ筒３２ａに嵌合する。上記のクランプ片３１
はＨ形鋼におけるフランジａ、ｂに対応させる。一方、
クランプ片３１に別のシリンダ筒４０ａを取りつけ、下
向きのピストンロッド４０ｂの先端に押圧部材４１を設
ける。この押圧部材４１はＨ形鋼のウェブｃに対応させ
る。上記二つのシリンダ筒３２ａと４０ａとを管路４２
によって連結し、内部には油を封入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、切削加工に当たって
Ｈ形鋼におけるフランジとウェブの両方を押圧するよう
にした開先加工機のワーククランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄骨仕口部においてＨ形鋼を用
いる場合、この鋼材には溶接品質の向上、作業性の向上
を目的として開先加工及びスカラップ加工が行われる。
要するに、図９のようにＨ形鋼Ｗにおける両側フランジ
ａ、ｂとウェブｃとの両接合部に奥部を円弧状とした切
欠きＦａ、Ｆｂ（スカラップ加工）を形成し、また両側
フランジａ、ｂの端面部に直線状のルート面Ｒａ、Ｒｂ
と斜面状の面取り面Ｖａ、Ｖｂ（開先加工）を形成した
ものである。

【０００３】このような開先加工などを行う加工機とし
て、従来、例えば特開平３−１７８７１３号公報に記載
されるものが知られている。この種の加工機では、加工
を行うに先立ってワークを所定の切削位置にクランプ固
定する必要があり、このためのクランプ装置の詳細が当
該公報の図面第６図、第７図に示されている。

【０００４】すなわち従来のクランプ装置は、電動モー
タによって回転する立軸（クランプ軸ねじ）に対して上
側クランプを螺合し、下側クランプを回転だけを許容し
て固定して設けたものである。そして、上側クランプが
フランジ上端に当接して下降を規制されると、立軸が上
昇スライドし、これと共に上昇移動する下側クランプが
フランジ下端に当接し、両者の間でクランプを行ったも
のである。

【０００５】なお上下両クランプは、勾配状の押圧面と
垂直状の当接基準面を有した楔状をなしており、種々の
フランジ厚さに対応すると共に、押圧面にフランジ端縁
を、当接基準面にフランジ内面をそれぞれ当接して、正
確かつ確実なクランプを行うことができるようになって
いる。

【０００６】また、上述した公報による説明はないが、
この種の加工機においては、上側クランプに下向きに油
圧シリンダが装備されており、ピストンロッド端に取り
つけた押圧片がウェブに対応して配設されている。そし
て、ピストンロッドが伸長作動するとき、切削部付近を
押圧し、スカラップ加工時におけるウェブの振動を抑え
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにワークを確
実にクランプし、振動のない切削加工を行うには、フラ
ンジ用のクランプ手段とウェブ用のクランプ手段を各別
に備え、かつこれらをタイミング良く作動させなければ
ならない。ここで従来では、シーケンス制御のための電
気制御手段を要し、また油圧シリンダのための油圧発生
源、配管など付随した装備を要するので、総じて構成が
複雑でコストの高騰を招くという問題を生じた。

【０００８】本発明は、上記した従来技術の問題点に着
目してなされたもので、構成が単で大幅なコストダウン
ができ、かつタイミング良く動作して確実なクランプを
行うことができるＨ形鋼のクランプ装置を提供しようと
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るワーククランプ装置は次のように構
成したものである。すなわちその要旨とするところは、
Ｈ形鋼におけるフランジ幅方向に作動する作動体に接近
して、同方向に動作するクランプ片を配設し、これら作
動体とクランプ片とを圧力媒体を介して連結すると共
に、上記フランジ幅方向に動作し、Ｈ形鋼におけるウェ
ブに係合する押圧部材を配設し、この押圧部材に管路を
通じて上記圧力媒体を作用したことにある。

【００１０】

【作用】作動体をフランジ端へ向けて動作すると、クラ
ンプ片が一緒に同方向へ移動する。そして、この動作に
よりクランプ片がフランジに当接して停止する。クラン
プ片の停止後において、作動体をさらにフランジ方向へ
動作すると、圧力媒体が管路を通じて押圧部材に作用す
る。これにより押圧部材が作動し、ウェブに当接して停
止する。クランプ片と押圧部材は、この停止位置におい
て所要の押圧力を発揮する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係るワーククランプ装置を
一実施例について説明する。図１はこの装置を備えた開
先加工機の平面図、図２は同じく正面図である。図にお
いて１はフレームで、このフレーム１の前側（図１の上
方位置）に加工材であるＨ形鋼Ｗ（以下、単にワークＷ
という）を長手方向において移送する搬送手段Ａを設け
る。この搬送手段Ａは、水平ローラ２、２によって構成
され、駆動モータＭｃによって可逆駆動される。

【００１２】上記のワークＷは、両側フランジａ、ｂを
搬送面に対し垂直にして移送されるものである。Ｊは水
平ローラ２、２の一側に設けた搬送ガイド手段で、この
ガイド手段Ｊは、搬送方向に配設した一対の直線ガイド
片３、３によって構成されており、これらの間隙部によ
って一方のフランジａを通行規制する。

【００１３】次に、４はフレーム１の一側（図１の右方
位置）に配設した前後ガイド ５は上記前後ガイド４に
スライド自在に係合した前後スライドベース ６は上記
前後ガイド４と直交するように、フレーム１の他側（図
１の左側）に配設した左右ガイド ７は左右ガイド６に
スライド自在に係合保持した左右スライドベースであ
る。

【００１４】なお、上記前後スライドベース５を前後調
整する手段及び左右スライドベース７を左右調整する手
段については、後で説明する。上記前後スライドベース
５及び左右スライドベース７には、上方へ伸びる一方の
支持フレーム８及び他方の支持フレーム９をそれぞれ立
設する。そして、上記両支持フレーム８、９に加工ヘッ
ドを構成する以下の切削手段、クランプ手段などの各構
成を備える。

【００１５】まず１０、１０は両支持フレーム８、９に
それぞれ設けた昇降ガイド Ｂａ、Ｂｂは上記昇降ガイ
ド１０、１０に案内されて昇降移動する切削手段で、こ
の切削手段Ｂａ、Ｂｂはその左右一対の構成において、
対称形をなしている。従って、この切削手段について
は、一方の切削手段Ｂａ側についてのみ図７を参照して
説明する。

【００１６】同図において、１１はヘッドケース １２
はベアリングによりヘッドケース１１内に設けた第１の
スピンドル １３は同じくベアリングにより支持した第
２のスピンドル １４はベアリングによって支持した回
転筒で、これら第１、第２のスピンドル１２、１３及び
回転筒１４は所定の間隔で平行に架設してあり、外装し
たギヤとこれらに噛み合うアイドルギヤ（図示省略）に
よって一斉に回転駆動する。

【００１７】また回転筒１４には、次のスライド機構を
備えた第３のスピンドル１５を内装する。すなわち、回
転筒１４に緊密に第３のスピンドル１５を挿通し、これ
をスプライン１６によって連結して軸方向への自由な運
動を許容する。そして、軸端をベアリング１７を介して
スライド作動部に連係する。１８は軸端に設けた受動ナ
ット １９はヘッドケース11の側部に設けた取付ベース
２０は取付ベース１９に設けた減速機付モータで、出
力軸にスピンドル軸方向の送りねじ軸２１を設ける。

【００１８】上記減速機付モータ２０の出力は、送りね
じ軸２１と受動ナット１８を介して第３のスピンドル１
５のスライド運動として与えられる。上記第１〜第３の
スピンドル１２、１３、１５の各軸端はヘッドケース１
１から突出してカッターの取付部を形成する。この取付
部には、上方から順に追込みカッター２２、スカラップ
カッター２３、開先カッター２４を取りつける。２５は
各スピンドルの駆動モータで、各カッター２２〜２４を
所定方向に回転する。

【００１９】なお切削加工に当たっては、フランジａ、
ｂの内端面を基準としてここにスカラップカッター２３
の内端を合わせる。次に切削手段Ｂａ、Ｂｂを所定の切
削送り方向に駆動する切削送り手段Ｃについて説明す
る。２６、２６は一方及び他方の支持フレーム８、９の
上端に下向きに設けた減速機付モータ ２７、２７は昇
降ガイド１０、１０と同方向にしてモータの出力軸に取
りつけた送りねじ軸 ２８、２８は切削手段Ｂａ、Ｂｂ
に固定した受動ナットである。

【００２０】各切削手段Ｂａ、Ｂｂは減速機付モータ２
６、２６の正逆回転によって昇降移動するものであり、
下降端の待機位置から上昇移動するとき、ワークＷに対
して所要の切削加工を行う。なお上記の送り手段は、油
圧シリンダ方式など他の周知の直線送り機構に変更する
ことができるものである。

【００２１】次に切削加工を行うに当たって、ワークＷ
をクランプ固定するクランプ手段Ｄ、Ｄを図３〜図６を
参照して説明する。このクランプ手段Ｄ、Ｄは両側フラ
ンジａ、ｂのそれぞれ上下両端に作用して支持フレーム
８、９に設けた受けローラ２９上にワークＷを固定する
ものである。３０、３０は一方及び他方の支持フレーム
８、９のそれぞれ内面側に設けた上下ガイド ３１及び
３１は上記上下ガイド３０、３０に係合した上部のクラ
ンプ片である。

【００２２】このクランプ片３１、３１は外方へ向く垂
直の基準面ｅと、内方へ向く勾配状の押圧面ｆによって
フランジ挟持部を構成しており、押圧面ｆをフランジ
ａ、ｂを外端縁に、基準面ｅを内端面にそれぞれ当接す
る。３２、３２は上下ガイド３０、３０に係合してクラ
ンプ片３１、３１の上部位置に設けた作動体 この作動
体３２とクランプ片３１とには、それぞれシリンダ筒３
２ａとピストンロッド３１ｂを設けてあり、両者はスラ
イドできるように嵌合される。

【００２３】上記したシリンダ筒３２ａの油室には、圧
力媒体である油が充填されており、この油は、ピストン
ロッド３１ｂのストローク運動に伴って給排される。３
３は作動体３２とクランプ片３１を離反方向に付勢した
縮設ばねである。上記の作動体３２、３２は次に説明す
るねじ軸式の送り手段によって上下作動し、下降作動時
にクランプ片３１、３１を介してワークＷのクランプを
行う。

【００２４】すなわち、３４、３４は上下ガイド３０、
３０と同方向にして支持フレーム８、９の内面側に配設
した送りねじ軸 ３５は送りねじ軸３４の上端部に取り
つけた受動ギヤ ３６は受動ギヤ３５に噛み合う駆動ギ
ヤ Ｍａ、Ｍｂはギヤ手段を介して送りねじ軸３４、３
４を正逆回転する駆動モータである。

【００２５】前記した作動体３２、３２はナット部３
７、３７を送りねじ軸３４、３４に螺合しており、送り
ねじ軸３４、３４の回転によって上下作動する。なお、
送りねじ軸３４、３４は上下方向においてスライド可能
に配設されるものであるが、常時は軸端のストッパ３８
によってスライド下端に位置している。また上記の作動
体３２、３２の上下動に伴ってクランプ片３１、３１も
一緒に動作する。

【００２６】３９、３９はクランプ３１、３１から突出
して設けた取付ステイ ４０ａ、４０ａは取付ステイ３
９、３９に上向きに設けたシリンダ筒 ４０ｂ、４０ｂ
はシリンダ筒４０ａ、４０ａに昇降自在に嵌合した下向
きのピストンロッド ４１、４１はピストンロッド４０
ｂ、４０ｂの先端に取りつけた押圧部材である。

【００２７】上記シリンダ筒４０ａ、４０ａの油室には
圧力媒体である油を充填する。このシリンダ筒４０ａと
前記したシリンダ筒３２ａとは管路４２によって連通し
ており、両油室は連結している。４３は管路４２の中間
に設けた圧力検出スイッチである。

【００２８】次に下部のクランプ手段及びその作動機構
について説明する。４５、４５は支持フレーム８、９の
下端部にそれぞれ内方へ向けて設けた取付台 ４６、４
６は取付台４５、４５の上端部に設けた当接基準片 こ
の当接基準片４６、４６には外方へ向く垂直の基準面ｇ
を形成するもので、この基準面ｇは上記した上部のクラ
ンプ片３１の基準面ｅと一致する。

【００２９】４７、４７は取付台４５、４５の上部に設
けた取付金具 この取付金具４７、４７には水平支軸を
備え、これによりクランプ腕４４、４４を回動可能に配
設する。上記のクランプ腕４４、４４はＬ字形に構成さ
れるもので、上方へ突出する作動部ｈと側方へ突出する
受動部ｊをもつ。上記の作動部ｈには、当接基準片４６
の基準面ｇが適当間隔をおいて対応し、受動部ｊには前
記送りねじ軸３４によって上下動作する昇降体４８が当
接して対応する。

【００３０】上記の昇降体４８は、送りねじ軸３４の下
端にねじ軸を回転だけ自由に許容して係止される。クラ
ンプ腕４４、４４は、上記の昇降体４８、４８が上昇作
動するとき、作動部ｈを基準面ｇに接近してフランジ
ａ、ｂを側方から押圧する。４９は昇降体４８に取りつ
けた受けローラ ５０は受けローラ４９を昇降案内する
ガイドである。上記の受けローラ４９は、搬送手段Ａと
同一高さの受面を構成する。

【００３１】次にワークＷの先端勾配すなわち、両フラ
ンジａ、ｂの前後の差寸法に応じて両加工ヘッドを調整
する前後調整手段Ｅを説明する。この前後調整手段Ｅ
は、前後方向において固定の他方の支持フレーム９を基
準として、一方の支持フレーム８を前後移動する構成を
備える。図１において、Ｍｅはフレーム１の前端部に設
けた可逆モータ ５１は前後ガイド４と同方向にして、
前後スライドベース５の下側に架設した送りねじ軸 ５
２は前後スライドベース５に固定した受動ナットで、上
記送りねじ軸５１と螺合する。

【００３２】しかして、可逆モータＭｅの正逆回転によ
り送りねじ軸５１、受動ナット５２を介して前後スライ
ドベース５すなわち、一方の支持フレーム８を前後方向
において移動調整する。この一方の支持フレーム８の移
動によって、ワークＷの先端勾配量に適合した切削手段
Ｂａ、Ｂｂ及びクランプ手段Ｄ、Ｄの位置設定を行うこ
とができる。

【００３３】次に、ワークＷの幅すなわち、両フランジ
ａ、ｂの間隔寸法に応じて加工ヘッドの対応位置を調整
する間隔調整手段Ｆについて説明する。この間隔調整手
段Ｆは、左右方向において固定である一方の支持フレー
ム８を基準として、他方の支持フレーム９を左右移動調
整する構成を備えるものである。

【００３４】Ｍｄはフレーム１の側端部に設けた可逆モ
ータ ５３は左右ガイド６と同方向にして、左右スライ
ドベース７の下側に自由な回転及び若干のスライドを許
容して設けた送りねじ軸 ５４は左右スライドベース９
に固定した受動ナットで、この受動ナット５４は上記送
りねじ軸５３と螺合する。５５及び５６は可逆モータＭ
ｄの出力軸及び前記送りねじ軸５３にそれぞれ取りつけ
たプーリ ５７は両プーリ５５、５６に張設したベルト
である。

【００３５】上記の送りねじ軸５３のプーリ５６は、滑
りキー５８によって軸方向にスライドできるもので、図
８を参照して送りねじ軸５３の配設態様を説明する。す
なわち５９、６０はフレーム１上に固定して設けた左右
一対の軸受筒で、送りねじ軸５３を回転及びスライド可
能に支承する。６１はプーリ５６を介して送りねじ軸端
の締め込みナット６２と軸受筒６０の内筒との間に介装
した第１の縮設バネで、送りねじ軸５３を図の左方向へ
付勢する。

【００３６】６３はベアリング６４を介して前記内筒他
端と送りねじ軸５３の段部６５との間に介装した第２の
縮設バネで、送りねじ軸５３を図の右方向へ付勢する。
６６は上記ベアリング６４の外輪に取りつけたスイッチ
作動体 Ｓａ、Ｓｂはスイッチ作動体６６の左側及び右
側に当接して設けたスライド検出用のリミットスイッチ
である。

【００３７】しかして、可逆モータＭｄの正逆駆動によ
り送りねじ軸５３、受動ナット５４を介して左右スライ
ドベース７すなわち、他方の支持フレーム９を移動調整
する。この支持フレーム９の移動によって、切削手段Ｂ
ｂ、クランプ手段Ｄなど他側の加工ヘッドがワークＷの
幅に適合して設定される。なお上記の調整移動時のよう
に、加工ヘッドが無負荷で移動するときは、第１及び第
２の縮設バネ６１、６３は作用せず、リミットスイッチ
Ｓａ、Ｓｂは作動しない。

【００３８】図１において、ＬａはワークＷの移送路を
横切るように検出光を照射した反射型の検出スイッチ
（以下、検出スイッチＬａという）で、搬送手段Ａ上の
定位置にワークＷが給送されるとき、これを検出して検
出信号を出力する。この検出信号により前記搬送手段Ａ
の駆動モータＭｃを減速回転に切り換える。この検出ス
イッチＬａは、定位置に固定して設ける。

【００３９】一実施例に係る開先加工機の構成は上記の
通りであり、以下のようにして適確にクランプ動作を行
うものである。すなわち搬送手段Ａ上にワークＷを搬入
し、一方のフランジａをガイド手段Ｊによって規制しな
がら後方すなわち、加工ヘッド側へ移送する。移送に伴
って、検出スイッチＬａがワークＷの先端部を検出し、
検出信号を出力する。この信号により搬送手段Ａが減速
駆動される。

【００４０】搬送手段Ａの減速により、ワークＷはゆっ
くりと後方へ移動する。詳細な説明は省略するが、この
移動中に間隔調整手段Ｆが動作し、他方の支持フレーム
９がワークＷの幅に適合して位置決めされる。この他方
の支持フレーム９の位置設定により、ワークＷは両加工
ヘッドへスムーズに進入する。

【００４１】ワークＷの進入により、前後調整手段Ｅが
動作して一方の支持フレーム８すなわち、切削手段Ｂ
ａ、クランプ手段ＤがワークＷの先端勾配量に適合して
位置決めされる。上記の間隔調整手段Ｆと前後調整手段
Ｅの作動後において、ワークＷの移送は停止して加工位
置に設定される。この加工位置において、ワークＷの両
側フランジａ、ｂは受けローラ29、29上に載置される。

【００４２】上記の状態において、駆動モータＭａ、Ｍ
ｂにより送りねじ軸３４、３４を正方向に回転駆動す
る。この送りねじ軸３４、３４の回転により作動体３
２、３２と共にクランプ片３１、３１が下降動作し、勾
配状の押圧面ｆ、ｆをフランジａ、ｂの上端に当接す
る。押圧面ｆの作用によりワークＷは横ズレを生じ、さ
らにこの横移動は、他方の支持フレーム９に横方向の押
圧力として作用する。

【００４３】他方の支持フレーム９が横移動するとき、
スライド検出用のリミットスイッチＳａ又はＳｂが動作
し、可逆モータＭｄが正回転又は逆回転して、支持フレ
ーム９を横ズレ側と同方向へ移動する。この移動によっ
てフランジａ、ｂの内面がスムーズに垂直の基準面ｅ、
ｅに当接するので、ワークＷを確実に下方に向けて押圧
クランプすることができる。

【００４４】上記のクランプ動作により、クランプ片３
１、３１の下降動作が停止しても、なお作動体３２、３
２は縮設ばね３３、、３３に抗して下降する。この作動
体３２、３２の動作によって、シリンダ筒３２ａ内の油
が管路４２を通って他方のシリンダ筒４０ａ内へ流入す
る。このため、ピストンロッド４０ｂが伸長動作し、押
圧部材４１がワークＷのウェブｃに当接して、これを押
圧する。

【００４５】このようにして作動体３２、３２及び押圧
部材４１、４１の下降位置が規制されると、送りねじ軸
３４、３４が上昇スライドを始める。そして、この送り
ねじ軸３４、３４の動作と共に昇降体４８、４８が同方
向にスライドし、Ｌ字形の下部クランプ腕４４、４４を
回動する。この回動によって作動部ｈ、ｈがフランジ
ａ、ｂの外側に当接し、これを内側へ押圧する。このた
めフランジａ、ｂの内面が垂直の基準面ｇ、ｇに押圧ク
ランプされる。

【００４６】上記のようにして、最終的に全部のクラン
プ手段の位置が特定されると、管路４２の油圧が上昇し
てクランプ動作が終了する。この油圧の上昇を圧力検出
スイッチ４３が動作し、可逆モータＭａ、Ｍｂの回転が
停止する。可逆モータＭａ、Ｍｂの駆動が停止しても、
クランプ状態は持続されるもので、このクランプ状態に
おいて切削手段Ｂａ、Ｂｂを所定の送り方向に移送すれ
ば、所要の開先加工を振動もなく順調に行うことができ
る。

【００４７】切削加工が終了したならば、駆動モータＭ
ａ、Ｍｂを前記と反対方向に駆動する。こうすると下部
のクランプ腕４４、４４が回動してクランプを開放し、
そして次に作動体３２、３２が上昇作動する。このとき
作動体３２、３２のシリンダ筒３２ａ、３２ａが開き、
他のシリンダ筒４０ａ、４０ａから油が流入する。従っ
て、ウェブｃを押圧していた押圧部材４１、４１が上方
へ退避動作する。

【００４８】また、上記のウェブｃの開放が終わると、
クランプ片３１、３１が上昇動作し、フランジａ、ｂの
押圧を開放する。よって、このとき搬送手段Ａ又は受け
ローラ２９、２９を駆動することにより、ワークＷを加
工位置からスムーズに搬出することができる。

【００４９】

【発明の効果】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、別の積極的な駆動手段を用いることな
く、ウェブの押圧クランプをタイミング良く確実に行う
ことができるものである。このため、構成が容易となり
低コストにて提供することができるという優れた効果を
発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るワーククランプ装置を備えた開
先加工機の平面図である。

【図２】同じく開先加工機の正面図である。

【図３】クランプ手段の全体構成を示す正面図である。

【図４】同じくクランプ手段の全体構成を示す側面図で
ある。

【図５】クランプ手段の要部を示す一部縦断正面図であ
る。

【図６】同じく要部の構成を示す一部縦断側面図であ
る。

【図７】切削手段の構成を示す縦断正面図である。

【図８】間隔調整手段の構成を示す平面図である。

【図９】開先及びスカラップ加工を施したＨ形鋼の斜視
図である。

【符号の説明】

Ｗ ワーク（Ｈ形鋼） ａ フランジ ｂ フランジ ｃ ウェブ ８ 一方の支持フレーム ９ 他方の支持フレーム Ｂａ 切削手段 Ｂｂ 切削手段 Ｄ クランプ手段 ３０ 上下ガイド ３１ クランプ片 ｅ 垂直の基準面 ｆ 勾配状の押圧面 ３２ 作動体 ３２ａ シリンダ筒 ３１ｂ ピストンロッド ３３ 縮設ばね ３４ 送りねじ軸 Ｍａ 駆動モータ Ｍｂ 駆動モータ ３７ ナット部 ４０ａ シリンダ筒 ４０ｂ ピストンロッド ４１ 押圧部材 ４２ 管路 ４３ 圧力検出スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｈ形鋼におけるフランジ幅方向に作動する作動体に接近
   して、同方向に動作するクランプ片を配設し、これら作
   動体とクランプ片とを圧力媒体を介して連結すると共
   に、上記フランジ幅方向に動作し、Ｈ形鋼におけるウェ
   ブに係合する押圧部材を配設し、この押圧部材に管路を
   通じて上記圧力媒体を作用するようにしたことを特徴と
   する開先加工機のワーククランプ装置。