JPH07132429A - 機械加工装置用ワークのクランプ装置 - Google Patents

機械加工装置用ワークのクランプ装置

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JPH07132429A
JPH07132429A JP6038810A JP3881094A JPH07132429A JP H07132429 A JPH07132429 A JP H07132429A JP 6038810 A JP6038810 A JP 6038810A JP 3881094 A JP3881094 A JP 3881094A JP H07132429 A JPH07132429 A JP H07132429A
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work holding
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centering
clamp device
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Basil Obrist
オブリスト バジル
Ferdinand Troxler
トロックスラー フェルディナンド
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Erowa AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が単純で製造費用を低減でき、強い機
械加工力が加えられる場合にも高い位置決め精度を有
し、実際に発生する各種の仕事に適応することを可能と
する。 【構成】 ワーク保持部材（２）のプレート部材
（７）の平滑な下部表面（９）は、ベース部材（１）の
基準面（２７）に強固に加圧され収納され、ワーク保持
部材（２）とベース部材（１）の間の連結を確実なもの
とし、非常に強固な側壁向き力を吸収でき、位置決め部
材（１０）は、位置決めエレメントとして機能し、横向
きに加えられる力に従属しなく、弾性ブリッジ部材（４
５）のためワーク保持部材（２）の横変位は、非常に狭
い範囲で維持することができ、ピン部材（１１）は、支
持部材として機能し、前記ピン部材（１１）の前部表面
は、関連するワーク保持部材（２）の正確な位置決めに
関する限り、いかなる機能も有しておらず、特別な取り
扱いを必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械加工装置のワーク
のクランプ装置において、特に、良好な位置決め機能を
有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のクランプ装置は、金属加工装置の
作業領域に固定されたベース部材と、ベース部材を固定
するために該ベース部材上に設置されるワーク保持部材
とを有している。
【０００３】ベース部材とワーク保持部材は、各々ペア
になった連動位置決め手段を有し、角度位置に関する場
合と同様に、お互いに直角をなして延びている３座標軸
に沿い、ベース部材に対してワーク運搬手段の位置決め
を行う。
【０００４】クランプ手段は、クランプ力を強めるよう
に適応されており、位置決め手段により規定された定位
置で、ワーク保持部材をベース部材に固定する。
【０００５】位置決め手段は、ワーク保持部材とベース
部材が配置され連動している基準面のＺ軸でのワーク保
持部材の位置を規定する第１位置決めエレメントペア、
Ｘ軸でのワーク保持部材の位置を規定する第２位置決め
エレメントペア、及び、Ｙ軸でのワーク保持部材の位置
を規定する第３位置決めエレメントペアを有しており、
第２、３位置決めエレメントペアは、連動したリニア位
置決めエレメントペアとして形成されている。
【０００６】連動リニア位置決めペアは、くさび型セン
タリング部材とこれに対応したセンタリングスロットを
設けた対応部材を有している。
【０００７】クランプ手段は、ワーク運搬手段に固定さ
れたピン部材とベース部材に配置されたクランプ手段と
を有した複数のクランプ手段を有している。
【０００８】このような構成のクランプ装置のサイズ
は、金属加工装置の作業領域の定位置で相対的に大型で
重量物のワークを保持できるよう、ワークのサイズに対
応している。例えば、大型のワークを加工する場合、ク
ランプ装置は、加工されるワークの位置決め精度に悪影
響を及ぼすこと無しに、操作中に発生する相当な力に耐
える必要がある。
【０００９】大型重量クランプ装置は、小型のクランプ
装置で経験に基づいて開発されている。
【００１０】相対的に小型にデザインされた公知のクラ
ンプ装置の中には、両部材上に２個のリニア位置決めエ
レメントペアを有するものがあり、このエレメントペア
は、Ｘ−Ｙ座標系におけるＸ軸およびＹ軸に沿った精度
の良好な位置決めを規定するために、中央クランプ手段
の周囲のサークルに沿って配置されている。
【００１１】クランプ手段が効果的に機能するラインに
沿って、第３の座標軸であるＺ軸がのびている。くさび
型センタリング部材の作業フランジと、これに対応する
センタリングスロットの作業エッジは、Ｚ軸に関し放射
状に展伸している。
【００１２】センタリングスロットは、共通プレート部
材に形成され設けられた開口部であり、Ｚ軸方向に関す
る軸方向弾性体である。
【００１３】このプレート部材は、ワーク保持部材に固
定され、一方、前記位置決め部材は、クランプ装置のベ
ース部材に固定される。中央に位置されたクランプ手段
は、ベース部材の中に組み込まれたボールロックデバイ
スを有するチャック部材と、ワーク保持部材に固定され
て突出しているピン部材とを有している。ワーク保持部
材をベース部材に締め付けるために、ピン部材はチェッ
ク部材内に導入され、ボールロックデバイスは操作され
る。Ｚ軸におけるワーク保持部材の位置を規定するため
に、ワーク保持部材は、中央対称に配置されるピン部材
を有しており、ベース部材に設けられた基準面に前部表
面が収容される。
【００１４】このデザインのクランプ装置の特徴は、高
精度な位置決め再現性を有し、ワーワーク保持部材をベ
ース部材にクランプできることであり、特に、金属加工
作業中のワーク保持部材によりワーク及ぼされる力が相
対的に小さい場合、例えば、放電加工の様な作業では、
長期間に渡りその有効性を証明してきた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】金属加工作業でのクラ
ンプ装置の有効性は、荷重のハンドリング容量により制
限を受ける。従って、ワーク加工用のクランプ装置は、
ワーク保持部材のサイズより大きくない必要がある。
【００１６】大型のワークを加工する場合、条件によっ
ては、クランプ装置で発生する力により、リニア位置決
めエレメントとチャック部材が過度に歪むことにより、
適正な操作あるいは更に重要とされる被加工ワークの正
確な位置決めのための位置を維持できない可能性があ
る。
【００１７】特に重要となるのは、Ｚ軸に関しワーク保
持部材に対し加えられた加工力により発生したトルクで
ある。
【００１８】このようなトルクは、ワーク保持部材の
Ｘ、Ｙ方向及び角度方向に関し正確な位置を維持する機
能を有する位置決めエレメントペアのフランジを操作す
る際に、過度な高押圧力を発生する場合がある。その結
果、ワーク保持部材の高精度な位置決めが保証されなく
なる。
【００１９】このような押圧力は、大型のワークを加工
するために提供されたより大型で重量を有するクランプ
装置を使用することで、許容範囲内に維持することがで
きるが、一方、前記位置決めエレメントペアは、これに
対応しより強固に締め付け得るサイズにされるため、半
径方向のＺ軸からの距離が長くなる。
【００２０】しかし、前記クランプ装置は、構造が問題
となり直線方向のみに拡張部を有する超大型で超重量の
ワークを加工するために適応することは難しい。
【００２１】特に、クランプ手段の中央位置の観点か
ら、このような方法が適していないことは明らかであ
る。単一のチェック部材は、要求される強力なクランプ
力を発生させるために非常に大きなサイズを有する必要
があり、大型で高重量のクランプ装置は、取り扱いが実
用的でないからである。
【００２２】別の問題は、Ｚ軸におけるワーク保持部材
の位置を規定する基準ピンの配置である。つまり、これ
らの基準ピンが、クランプ力の有効ラインからかなり離
れた距離に配置された場合、位置決めの精度を悪化させ
るワーク保持部材の偏差を考慮する必要がある。逆に、
基準ピンが、クランプ力の有効ラインの近傍に配置され
た場合、傾斜モーメントが発生する可能性があり、同じ
理由から望ましくない。
【００２３】ヨーロッパ特許０、４０３、４２８号に
は、この問題を解決するクランプ装置が開示されてい
る。
【００２４】このクランプ装置は、かなり小型で、通常
は長方形パレットの四隅のコーナーに配置されるようデ
ザインされている４個のクランプ部材を有し、各々のク
ランプ部材は、Ｚ軸方向でのワーク保持部材の位置を規
定するための位置決めエレメントペアを備えている。
【００２５】ただし、クランプ部材の一つである第１ク
ランプ部材には、Ｘ軸及びＹ軸での位置を規定するため
に、２基の位置決めエレメントペアを有している。
【００２６】第１クランプ部材に隣接している第２クラ
ンプ部材は、Ｘ軸での位置を規定するために、位置決め
エレメントペアを１基のみ有している。第１クランプ部
材のもう一方に隣接している第３クランプ部材は、Ｙ軸
での位置を規定するために、位置決めエレメントペアを
１基のみ有している。第４クランプ部材は、第１クラン
プ部材の対角線上の反対側に配置されており、Ｘ軸ある
いはＹ軸での位置を規定するためのいかなる位置決めエ
レメントペアも有していない。
【００２７】装置全体のＸ−Ｙ座標系の原点は、ワーク
保持部材のコーナーになる。
【００２８】不利な点は、熱効果、特にワーク保持部材
の昇温スピードが異なることにより、クランプ装置の全
長及び全幅に渡り及ぼされる効果が異なることである。
【００２９】クランプ部材の中央位置及び均一な傾斜誤
差無しローディングを行うために、Ｘ軸及びＺ軸の位置
を規定するためのリニア位置決めエレメントペアは、３
個の前記クランプ部材に正反対側に二重配置される。２
個のリニア位置決め部材ペアを有せば幾何学的用件に対
しては十分であるが、４個のリニア位置決め部材ペア
が、これらの軸を規定するために関連している。
【００３０】４個のリニア位置決め部材ペアの相互に関
係を有した配置は、幾何学的な境界を越えてデザインさ
れていることが原因となり、位置決め再現性が悪化しな
いことを保証するためには、非常に高度な取付精度が必
要とされる。
【００３１】さらに、クランプ部材と補助部材を有する
４個のクランプ手段の完成品の製造費用は、ワークを高
度な位置決め精度を有し加工する用途のためだけでは、
相対的に割高となる。
【００３２】この点を解決する方法は、補助部材を有す
る４個のクランプ手段の代わりに、独立したチャック部
材がベース部材に組み入れられている４個のクランプ部
材を有する単一のクランプ手段を使用することである。
【００３３】この場合、チャック手段は、円錐形状にデ
ザインされており、外側に配置されたボールロック機構
を有している。
【００３４】ロックピン部材は、キャスト成型品から製
造されたワーク保持部材の中にキャスト成型されるロッ
クスリーブ部材により置換される。Ｘ−Ｙ軸を規定する
ために、中央対称の関係に配置される４個の位置決めエ
レメントペアが提供され、Ｘ−Ｙ座標軸の原点が、クラ
ンプ装置の中央になる。
【００３５】このような設計は、ベース部材とワーク保
持部材の熱挙動が異なっている場合は、クランプ装置の
四隅の一つに原点が配置されるより、多くの利点を有し
ている。
【００３６】ベース部材に設けられるリニア位置決め部
材は、くさび型グルーブを有する突起部材から構成され
る。ワーク保持部材に設けられるリニア位置決め部材
は、前記突起部と連動し機能し、ワーク保持部材内部に
挿入され両端が固定された弾性スリーブ部材から構成さ
れる。スリーブ部材の突起部前面とチェック部材の周囲
のサークルに沿って配置された複数の突起物とは、ベー
ス部材に関連しワーク保持部材のＺ軸の位置を規定する
基準面を形成する。
【００３７】しかし、このようなクランプ装置の設計上
の問題点は、Ｘ−Ｙ軸上の位置を規定するためのリニア
位置決めエレメントが、側面方向に発生している力から
十分には開放されない可能性があることである。このよ
うな側面方向力は、同様な設計をされたクランプ装置の
全てに発生し、Ｚ軸方向の位置を規定する基準面に沿っ
た摩擦力により、単独に解消する必要がある。
【００３８】これらの場合では、基準面が相対的に小さ
いために、たとえクランプ力が非常に大きい場合であっ
ても、摩擦により生成した補償力は、ワークの加工によ
り発生した側面方向力を補償し解消するためには十分で
はない。
【００３９】従って、ベース部材に対するワーク保持部
材の正確な適切な角度位置は確保できない。それは、ワ
ーク保持部材のリニア位置決め部材として機能する弾性
スリーブ部材が、偏差すること無しには、ワークの加工
の間、側面方向力を解消することができないからであ
る。
【００４０】別な問題点は、ワーク保持部材の形状が非
常に複雑になり、製造コストが高くなりすぎることであ
る。
【００４１】そして、ワーク保持部材は、突起したスリ
ーブ部材が存在するため、補助手段、例えば、付加的な
支持部材が無いと平滑面に格納することができない問題
も有している。
【００４２】また、スリーブ部材の前面に配置される基
準面が、Ｚ軸方向のクランプ精度が悪化する結果、損傷
を受ける危険性がある。
【００４３】本発明はこのような従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、ワーク保持部材に設置さ
れたワークに強い機械加工力が加えられる場合にも高い
位置決め精度を有するクランプ装置の提供を目的とす
る。
【００４４】本発明の別の目的は、位置決め精度を悪化
させることなくワーク保持部材の費用を低減できるクラ
ンプ装置の提供を目的とする。
【００４５】機械加工プラントでは、ワーク保持部材
は、対応するベース部材より多数必要とされ、ワーク保
持部材の製造コストの削減は重要であるからである。
【００４６】本発明の別の目的は、製造者あるいは販売
業者の示した所定の単純なガイドラインに従い、使用者
がワーク保持部材のデザインができるクランプ装置の提
供を目的とする。
【００４７】それは、使用者の観点から、ワーク保持部
材が可能な限り単純に設計されていることは重要である
からである。
【００４８】本発明の別の目的は、ワーク保持部材の構
造が単純で、低コストであり、実際に発生する各種の仕
事に適応でき、同時に、ワーク保持部材に固定されたワ
ークがベース部材に連結され、高精度で加工される際
に、要求される位置決め精度を保証するクランプ装置の
提供を目的とする。
【００４９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、機械加工装置の作業領域に固定されるベー
ス部材と該ベース部材上に設置され固定されるワーク保
持部材とを有し、前記ベース部材と前記ワーク保持部材
は、一組の良好に連動する位置決め手段を構成し、角度
位置と同様に、お互いに垂直に延びた３座標軸に沿って
ベース部材に対してワーク保持部材の位置決めを行い、
クランプ手段は、クランプ力を加えてワーク保持部材を
ベース部材に固定し、位置決め手段により規定されたポ
ジションに高精度に位置決めをし、前記位置決め手段
は、ワーク保持部材とベース部材に設けられた連動基準
面に形成されたＺ軸でのワーク保持部材の位置を規定す
るための第一位置決めエレメントペア及び、前記位置決
め手段は、さらに、Ｘ軸におけるワーク保持部材のポジ
ションを規定するための第２位置決めエレメントペア及
びＹ軸におけるワーク保持部材のポジションを規定する
ための第３位置決めエレメントペアを有しており、連動
するリニア位置決めエレメントペアを形成し、前記動リ
ニア位置決めペアは、くさび型センタリング部材とこれ
と対応したセンタリングスロットを設けた対応部材とを
有し、前記クランプ手段は、複数のクランプ部材から構
成され、ワーク保持部材に固定されたピン部材とベース
部材に配置されたチャック部材とを有している機械加工
装置用ワークのクランプ装置において、前記ワーク保持
部材は、ワーク保持部材がベース部材にクランプされる
ときにベース部材に面するサイドに連続した平滑面を有
し、該平滑面は、部分的に基準面の一つを形成し、Ｘー
Ｙ軸におけるワーク保持部材のポジションを規定するた
めの第２、３リニア位置決めエレメントペアは、直接的
に前記平滑面に連結され、さらに、クランプ手段のピン
部材も、前記平滑面に連結されることを特徴とするクラ
ンプ装置である。
【００５０】また、前記ワーク保持部材は、平滑で平行
に拡張する上部及び下部面を有するプレート部材により
構成されることが望ましい。
【００５１】前記プレート部材は、前記リニア位置決め
エレメントと前記ピン手段を固定するためのネジ手段を
挿入するための連続ボアを有していることが望ましい。
【００５２】前記連続ボアは、収納する前記ネジ手段の
半径方向隙間を確保するため前記ネジ手段の直径より大
きな直径を有することをが望ましい。
【００５３】前記ベース部材の基準面が、前記ベース部
材の表面から突出している環状面として形成され、前記
チャック部材の周囲に同心円上に配置され、ピン部材の
ために設けられたフリースペースに隣接していることが
望ましい。
【００５４】前記環状面の配置された領域は、応力が最
大である位置では、ピン部材の角断面形状を構成してい
ることが望ましい。
【００５５】前記ベース部材は、ボールロック機構を備
えた４個のチャック部材を有する角型基準領域を設けた
プレート状ハウジング部材を有しており、前記チャック
部材は、前記ハウジングの四隅のコーナーに、中央対称
の関係になるように配置されていることが望ましい。
【００５６】前記チャック部材は、ロックボールを備え
たスリーブ部材を有し、前記ハウジングの表面から突出
しており、前部表面は、ベース部材の基準面として働
き、Ｚ軸方向のワーク保持部材の位置を規定することが
望ましい。
【００５７】Ｘ，Ｙ及びＺ座標軸を規定し、前記くさび
形センタリング部材と連携する前記リニア位置決め部材
ペアの対応部材は、Ｚ軸方向には弾性体だが、Ｚ軸と交
差する方向には剛体である部分を有し、該部分は、前記
センタリングスロットを構成することが望ましい。
【００５８】前記センタリングスロットを構成する前記
部分は、２個の脱着部材の間の前記対応部材の中央に配
置され、弾性ストリップ部材によって前記脱着部材と連
結されることが望ましい。
【００５９】前記くさび形センタリング部材は、小柱状
物体から構成され、前記ベース部材に設けられたグルー
ブに挿入され、ネジ手段により連結され、前記センタリ
ング部材の側壁面のグルーブから突出している部分は、
くさび形表面を有することが望ましい。
【００６０】前記センタリング部材のくさび形表面のく
さび角は、約７度であることが望ましい。
【００６１】Ｘ、Ｙ及びＺ座標軸を規定する前記リニア
位置決めエレメントペアは、前記基準面の間に配置さ
れ、軸の交点が、装置の中央になることが望ましい。
【００６２】前記くさび形センタリング部材により構成
される前記位置決めエレメントは、前記ベース部材に固
定され、前記センタリングスロットを有する前記対応部
材は、前記ワーク保持部材に固定されていることが望ま
しい。
【００６３】前記ハウジング部材の中央に、クランプ装
置より小型でクランプ装置を収容するためのスペースを
設けることが望ましい。
【００６４】
【作用】このように構成した本発明にあっては、ワーク
保持部材の構造が単純で製造費用を低減できながら、ワ
ーク保持部材に設置されたワークに強い機械加工力が加
えられる場合にも高い位置決め精度を有し、位置決め精
度を悪化させることなくワーク保持部材の製造者あるい
は販売業者の示した所定の単純なガイドラインに従い使
用者がワーク保持部材のデザインができ、実際に発生す
る各種の仕事に適応することが可能となる。
【００６５】
【実施例】以下、本発明に係るクランプ装置の一実施例
を図面に基づいて説明する。
【００６６】図１は、ベース部材の断面図、図２は、ワ
ーク保持部材の断面図、図３は、ベース部材の縮小平面
図、図４は、ベース部材の縮小底面図、図５は、ワーク
保持部材がベース部材と連結寸前の中間段階でのクラン
プ装置の断面図、図６は、ワーク保持部材がベース部材
と連結された段階でのクランプ装置の断面図である。
【００６７】本発明に係るクランプ装置は、図１及び図
３に示しているベース部材１と図２及び図４に示してい
るワーク保持部材２を有し、このワーク保持部材２は、
ベース部材１上に良好な精度を有し位置決め固定されて
いる。
【００６８】ベース部材は、機械加工装置、つまり、測
定部の作業領域に固定される。
【００６９】実施例においては、ベース部材は、実質的
に角形底面が設けられたプレート状ハウジング３を有し
ている。ハウジングの内部には、クランプ機構を含んで
おりボールロック手段を備えた４個のチャック部材４を
有している。
【００７０】図３に示すように、４個のチャック部材４
は、ハウジング３に四隅のコーナー領域に中央対称に配
置されている。ハウジング３の上部には、４個のリニア
位置決めエレメント５が提供されており、相互に十文字
形になり、かつ、隣接する２個のチャック部材４の間に
配置されている。
【００７１】ハウジング３の中央には、一点鎖線で図３
に示しているようにフリースペースが設けられており、
上述のように、従来から公知である小型クランプ装置を
収容するためのベースとして使用することができる。
【００７２】ベース部材をワークあるいは機械加工装置
の作業テーブルに固定するための手段は、公知であり、
従って、図には示していない。
【００７３】ワーク保持部材２は、図２及び図４に示す
ように、ベース部材１に位置決めされ、良好な精度でク
ランプ固定され、通常は、お互いに平行に延びている上
部面８と下部面９を有するプレート部材７を有してい
る。
【００７４】図に示していないワークは、公知の方法、
例えば、プレート部材７にねじ込みボアを設ける方法で
上部面８に固定することができる。
【００７５】ワーク保持部材２の下部面９はベース部材
１に面しており、両部材が連結する場合、実質的に連続
な平滑面を形成し、ネジ１２、１３を使用し、各々が、
ベース部材１に設けられる位置決めエレメント５と連動
するリニア位置決めエレメント１０と連結され、また、
装置のクランプ手段の一部で有るピン部材１１も同様に
使用される。
【００７６】この目的のために、ワーク保持部材は、ネ
ジ１２、１３を収容するために、連続ボア（continuous
bore ）を設けており、一定の半径方向隙間を有してい
る。
【００７７】ベース部材１に設けられた各チェック部材
４は、スリーブ部材１４を有し、ハウジング３上の対応
した凹部に収容され、ネジ１５を使用し固定される。ク
ラスリーブ部材１４は、中空チャンバ１６を有してお
り、ピン部材１１を収容し、対応する位置に配置し、ワ
ーク保持部材２に固定する。
【００７８】スリーブ部材１４の中空チャンバ１６は、
外側に向き開口している円錐断面形状のインレット部１
７を有している。このインレット部の下方に、図１に示
すように、チェック部材４のボールロックデバイスの一
部である半径方向に脱着自在なロックボール１が輪形に
なり構成している環状部１８が設けられている。
【００７９】クランプ作業の間では、ロックボール１９
は、両サイドから圧力媒体を導入することができるピス
トン２０を使用することにより操作される。
【００８０】ピストン２０は、ハウジング３の円柱状チ
ャンバ２１のなかに配置され、環状ルート面部２２と環
状部１８を有している。環状ルート面部２２の若干円錐
状の内面は、さらに、上部サイドに向かい円錐状に広が
っており、この環状ルート面部２２の中空円錐部は、公
知の方法でロックボール１９と連動する。
【００８１】ピストン２０を操作するために必要とされ
る圧力媒体は、通路２３、２４を経由し供給され、ピス
トン２０の上部サイドは通路２３、下部サイドは通路２
４から導入される。さらに、各ピストン２０は、下部サ
イド方向に円柱状チャンバ２１をシールするカバープレ
ート部材２６に対し配置されている圧力スプリング２５
の数により影響を受ける。
【００８２】スリーブ１４の上部表面２７は、ハウジン
グ３の表面の多少上にあり環状基準面を形成する平面に
配置され、ワーク保持部材のプレート部材７の下部表面
９がこの上に設置される。
【００８３】プレート部材７の関係する表面領域２８
は、図４にハッチングして示している。
【００８４】これらは、基準面２７、２８と良好に連動
し、Ｚ軸でのワーク保持部材２を位置を規定するための
位置決めエレメントペアを形成する。
【００８５】ベース部材１には、基準面２７、２８を清
潔にするための手段、例えば、お互いに接触する前に基
準面に加圧空気を吹き付けるなどの公知手段を設けるこ
とができる。
【００８６】この目的のため、図には示していないが、
スリーブ部材１４の上部表面につながる空気通路を備え
ることができる。
【００８７】ベース部材に提供されたリニア位置決めエ
レメント５は、図１及び図３に示すように、小柱状のセ
ンタリング部材３０であり、ハウジング３のグルーブ３
１の中に挿入され、ネジ３２を使用し固定される。
【００８８】センタリング部材３０の縦方向に突起して
いる外側面は、くさび型をしており、両サイドでくさび
角が約７度であるくさび形表面３３を形成する。ベース
部材１に対するセンタリング部材３０の取付は、正確な
位置決めがされている限り重要ではない。
【００８９】それは、センタリング部材３０の固定の後
では、センタリング部材３０の正反対の２つの面に接し
ている同一平面上のくさび形表面３３は、精度良く製造
されているため、すり合わせが発生しているからであ
る。
【００９０】ワーク保持部材２の位置決めエレメント
は、センタリングスロットを有する対応体として設計さ
れ、対応し配置されたベース部材１のリニア位置決めエ
レメント５と連動するようになっており、図２及び図４
に示すように、２個の脱着部材４１の間に配置された中
央部４２を有する溝付きプレート部材４０である。
【００９１】中央部４２は、センタリングスロットとし
て機能するグルーブ４３を有している。
【００９２】グルーブ４３は、２個の側壁面４４を有し
ており、これやは若干傾斜しており、センタリング部材
３０と形状が対応している。両サイドにおける傾斜角度
は、７度である。
【００９３】中央部４２は、脱着部材４１に、弾性ブリ
ッジ部材４５を使用し連結されている。この結果、Ｚ軸
方向に関し弾性を有し移動自在であるが、Ｚ軸と交差し
延びる方向では、剛体である部材が形成される。
【００９４】ピン部材１１は、対応するスリーブ部材１
４と連動しており、図２に示すように、自由端の領域に
脹れ部５０を有しており、環状部５１に、後部端部が面
している。この環状部において、スリーブ１４のロック
ボール１９が連結する。
【００９５】図１には、使用されていない状態のベース
部材１が示されている。
【００９６】チャック部材４のピストン２０は、圧力媒
体の影響下になく、従って、ピストン２０とスリーブ部
材１４との連結を維持している圧力スプリング２５よっ
てのみ連結されている。ピストン２０がこの位置にある
場合、ボールロックデバイスのロックボール１９は、強
固に固定された状態になる。このため、ロックボール１
９が、ノーマルポジションからスリーブ部材１４の中空
チャンバ１６の中に降下することを防止できる。
【００９７】ベース部材１をワーク保持部材2 に載せる
準備をするために、図５に示すように、加圧媒体、例え
ば、加圧空気をピストン２０の上部表面に通路２３を介
して導入する。
【００９８】その結果、ピストン２０は、スリーブ１４
から離れ、スプリング２５の加える力に逆らい下方エン
ドポジションに移動する。そして、ロックボール１９が
半径方向に移動し、ワーク保持部材２のピン部材１１
は、スリーブ部材１４の内部に挿入される。
【００９９】さらに、ピン部材１１が対応するスリーブ
部材１４に挿入されている間、ロックボール１９は、例
えば、図２に示しているピン部材の脹れ部５０の影響に
より、半径方向に移動させられる。
【０１００】ワーク保持部材２をベース部材に載せ、ピ
ン部材１１をスリーブ部材１４の円錐形インレット部１
７に挿入することは、ベース部材１に関して、初期の荒
い位置決めをすることを意味し、位置決めエレメントペ
ア５、１０と良好に連動し、お互いが連結し、センタリ
ング部材３０は、対応する位置決めエレメント１０のグ
ルーブ４３と連結する。
【０１０１】ワーク保持部材２がベース部材１に脱着自
在に載せられ、通路２３を介しての加圧空気ＰＬの供給
が中断されるとすぐに、圧力スプリング２５は、スリー
ブ１４に逆らいピストン２０を加圧し、ボールロック組
立部品を固定する。
【０１０２】従って、ピストン２０の環状ルート面２２
は、ロックボール１９を半径方向の内向きに移動させ、
ピン部材１１の脹れ部５０と連結させる。
【０１０３】このステップの最後で、基準面２７、２８
を清掃するため、例えば、加圧空気で吹き飛ばすなどの
公知の手段を使用し、さらに、例えば、空気のラム圧を
測定することによりクランプ操作をモニターするなどの
公知の方法を、同時に行うことも可能である。
【０１０４】図６に示しているように、ワーク保持部材
２をベース部材１に載せて、クランプを行う最後のステ
ップは、加圧空気ＰＬを通路２４を経由し、ピストン２
０の下部サイドに供給することによって行われる。
【０１０５】その結果、ロックボールは、図２に示して
いるピン部材１１の円錐形環状部５１に逆らい、半径方
向の内側向きに加圧され、ピン部材１１は、スリーブ１
４の内部に収容される。
【０１０６】この操作の間、くさび形センタリング部材
３０が対応する位置決めエレメント１０に設けられた関
係するグルーブ４３と連結するため、リニア位置決めエ
レメント５は対応する位置決めエレメント１０に対し正
確に配置される。
【０１０７】図６に示しているこの最後のポジションで
は、図１、図２に示しているくさび形表面３３、４４の
間で、全表面に渡る接触が行われる。
【０１０８】前記連結は、ワーク保持部材２のプレート
部材７が、スリーブ部材１４の環状基準面２７に摩擦力
で固定され収容される前に行われるため、ワーク保持部
材２の良好な位置決めは、ワーク保持部材２がベース部
材１に最終的に連結され固定される前に、ベース部材に
関し、Ｘ，Ｙ軸だけでなくＺ軸の角度に関しても確保さ
れる。
【０１０９】クランプ操作の最終ステップでは、センタ
リング部材３０は、対応する位置決めエレメント１０の
グルーブ４３に強固に加圧されており、中央部４３は、
クランプ力の影響下、Ｚ軸方向に変形している。
【０１１０】ベース部材１に関するワーク保持部材２の
最終ポジションを、図６に示している。
【０１１１】このステップでは、ワーク保持部材２のプ
レート部材７の平滑な下部表面９は、ベース部材１の基
準面２７に強固に加圧され収納されている。
【０１１２】高精度の表面接触と連携することにより、
ワーク保持部材２とベース部材１の間の連結を確実なも
のとし、非常に強固な側壁向き力を吸収できる。従っ
て、位置決め部材１０は、位置決めエレメントとして機
能し、横向きに加えられる力に従属しない。
【０１１３】この方法により、弾性ブリッジ部材４５が
最終的に伸縮あるいは据え込みすることによるワーク保
持部材２の横変位は、非常に狭い範囲で維持することが
できる。
【０１１４】クランプ装置のワーク保持部材は、従っ
て、いかなる表面においても問題が発生せずに位置決め
することができ、ピン部材１１は、支持部材として機能
し、ピン部材１１の前部表面は、関連するワーク保持部
材の正確な位置決めに関する限りいかなる機能も有して
おらず、従って、特別な取り扱いを必要としない。
【０１１５】以上のように、本発明に係るクランプ装置
のワーク保持部材は、平滑なパラレル上部及び下部表面
を有する単一なフラットプレート部材により構成するこ
とが可能になる。
【０１１６】この種のプレート部材は、プレインボア及
びねじ込みボアを有し、ネジを使用しリニア位置決めエ
レメント、ピン部材及びワークを固定することができる
ため、製造コストが非常に低いばかりではなく、この装
置の製造者あるいは所定の要求条件、例えば、必要なサ
イズや平行度に関する条件を確保した他の製造者が生産
したベースエレメント、ワーク保持部材を使用すること
を可能にする。
【０１１７】また、プレート部材は、ネジ止め手段を挿
入するために連続ボアを有することが望ましく、リニア
位置決めエレメントとピン部材を固定し、全てのネジ止
め手段が、ベース部材の逆サイドから操作できることを
保証する。
【０１１８】収容されるネジ止め手段より大きな直径を
連続ボアが有し、ネジ止め手段のための半径方向クリア
ランスが確保された場合、ピン、特に、リニア位置決め
部材の正確な位置が調整でき、可脱結合されたピン部材
及びリニア位置決め部材を有するワーク保持部材は、完
成したベース部材に載せられ締め付けられる。従って、
プレート部材に固定されるパーツは、すでにベース部材
に固定されている対応パーツに位置決めされる。
【０１１９】そして、ワーク保持部材のピン部材とリニ
ア位置決め部材は、前記ネジ止め手段により締め付けら
れて完全に固定される。
【０１２０】この方法を使用する場合、これらの部材を
収納するためのシートは、通常、高精度を要求されるこ
とは必要なく、これらの部材やパーツの取付費用は、か
なり低減される。
【０１２１】さらに加えて、ユーザーがワーク保持部材
等を自分の仕様に従い製造する、あるいは、ピン部材や
リニア位置決め部材を購入する場合は、必要な精度を満
たしてこれらのピンや位置決め部材をワーク保持部材に
取り付けることは、非常に容易である。
【０１２２】Ｚ軸の基準面に関するかぎり、ベース部材
上の基準面が、該ベース部材から突起した環状面から形
成され、チェック部材の周囲に同心状に配置され、ピン
部材のために設けられたフリースペースに隣接している
ことは望ましい。
【０１２３】この条件では、クランプ力を加えられた基
準面を、確実にクランプ力の有効ラインに可能な限り近
づけることができ、ワーク保持部材に誘導された偏向力
は、可能な限り小さくできるからである。
【０１２４】さらに、基準面の有効領域は、可能な限り
大型にすることが望ましく、ワーク保持部材に収容され
たワークを機械加工する間、側面方向に働く力の影響
下、十分な摩擦力を確保し、ベース部材に関連したワー
ク保持部材の相互シフトを避けることができる。
【０１２５】環状基準面は、ストレスが最大となるポジ
ションでは、ピン部材の角断面形状を形成していること
が望ましい。この条件では、非常に強い側面方向の力が
発生した場合でもＸ−Ｙ平面のワーク保持部材のポジシ
ョンが変化しないこと、及び、リニア位置決めエレメン
トが所定の許容限界を越えて歪みを与えないことを保証
することができる。
【０１２６】ＸＹＺ座標軸の規定は、各リニア位置決め
エレメントペアが、くさび型センタリングエレメントと
センタリングスロットを設けた対応部材を有することで
行うことができる。
【０１２７】本発明の実施態様においては、ＸＹＺ座標
軸の規定をするためのくさび型センタリングエレメント
と連動するリニア位置決めエレメントペアの対応部材の
Ｚ軸方向は弾性体であるが、前記センタリングスロット
が配置されているＸ−Ｙ軸方向は剛体である中央部を有
していることが好ましい。
【０１２８】前記センタリングスロットの収納部は、２
個の脱着部材の間に配置され弾性ブリッジ部材を使用し
連結された前記対応部材の中央に配置されるのが望まし
い。
【０１２９】前記対応部材が、リニアセンタリング部材
より多くのスペースを必要とする場合、クランプ装置の
サイズに関しては、ワーク保持部材にセンタリングスロ
ットを有する対応部材を設けることが望ましい。
【０１３０】クランプ装置の周囲に隣接し、クランプ手
段とリニア位置決めエレメントを設けることにより、装
置の中央にスペースが生まれる。このフリースペースに
はさらに、同じベース部材上の小型ワークをクランプす
るための小型のクランプ装置を提供することができる。
【０１３１】そのために、必要ならば、超重量ワークと
超軽量ワークを良好な位置決め精度を有しながら、機械
加工装置の固定されている同一のベース部材にクランプ
することができる。
【０１３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ワー
ク保持部材の構造が単純で製造費用を低減できながら、
ワーク保持部材に設置されたワークに強い機械加工力が
加えられる場合にも高い位置決め精度を有し、位置決め
精度を悪化させることなくワーク保持部材の製造者ある
いは販売業者の示した所定の単純なガイドラインに従い
使用者がワーク保持部材のデザインができ、実際に発生
する各種の仕事に適応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベース部材の断面図である。
【図２】 ワーク保持部材の断面図である。
【図３】 ベース部材の縮小平面図である。
【図４】 ベース部材の縮小底面図である。
【図５】 ワーク保持部材がベース部材と連結寸前の中
間段階でのクランプ装置の断面図である。
【図６】 ワーク保持部材がベース部材と連結された段
階でのクランプ装置の断面図である。
【符号の説明】
１…ベース部材、 ２…ワーク保持部材、
４…チャック部材、 ７…プレート部材、１
１…ピン部材、 １４…スリーブ部材、１
８…環状部、 ２０…ピストン、１９…
ロックボール、 ２５…圧力スプリング、３３
…くさび形表面、 ４１…脱着部材、４２…中
央部、 ４５…弾性ブリッジ部材、５０
…膨れ部、 ５１…環状部。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】機械加工装置の作業領域に固定されるベー
    ス部材と該ベース部材上に設置され固定されるワーク保
    持部材とを有し、 前記ベース部材と前記ワーク保持部材は、一組の良好に
    連動する位置決め手段を構成し、角度位置と同様に、お
    互いに垂直に延びた３座標軸に沿ってベース部材に対し
    てワーク保持部材の位置決めを行い、 クランプ手段は、クランプ力を加えてワーク保持部材を
    ベース部材に固定し、位置決め手段により規定されたポ
    ジションに高精度に位置決めをし、 前記位置決め手段は、ワーク保持部材とベース部材に設
    けられた連動基準面に形成されたＺ軸でのワーク保持部
    材の位置を規定するための第一位置決めエレメントペア
    及び、前記位置決め手段は、さらに、Ｘ軸におけるワー
    ク保持部材のポジションを規定するための第２位置決め
    エレメントペア及びＹ軸におけるワーク保持部材のポジ
    ションを規定するための第３位置決めエレメントペアを
    有しており、連動するリニア位置決めエレメントペアを
    形成し、 前記動リニア位置決めペアは、くさび型センタリング部
    材とこれと対応したセンタリングスロットを設けた対応
    部材とを有し、 前記クランプ手段は、複数のクランプ部材から構成さ
    れ、ワーク保持部材に固定されたピン部材とベース部材
    に配置されたチャック部材とを有している機械加工装置
    用ワークのクランプ装置において、 前記ワーク保持部材は、ワーク保持部材がベース部材に
    クランプされるときにベース部材に面するサイドに連続
    した平滑面を有し、 該平滑面は、部分的に基準面の一つを形成し、 ＸーＹ軸におけるワーク保持部材のポジションを規定す
    るための第２、３リニア位置決めエレメントペアは、直
    接的に前記平滑面に連結され、 さらに、クランプ手段のピン部材も、前記平滑面に連結
    されることを特徴とするクランプ装置
  2. 【請求項２】前記ワーク保持部材は、平滑で平行に拡張
    する上部及び下部面を有するプレート部材により構成さ
    れることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
  3. 【請求項３】前記プレート部材は、前記リニア位置決め
    エレメントと前記ピン手段を固定するためのネジ手段を
    挿入するための連続ボアを有していることを特徴とする
    請求項１及び請求項２に記載のクランプ装置。
  4. 【請求項４】前記連続ボアは、収納する前記ネジ手段の
    半径方向隙間を確保するため前記ネジ手段の直径より大
    きな直径を有することを特徴とする請求項３に記載のク
    ランプ装置。
  5. 【請求項５】前記ベース部材の基準面が、前記ベース部
    材の表面から突出している環状面として形成され、前記
    チャック部材の周囲に同心円上に配置され、ピン部材の
    ために設けられたフリースペースに隣接していることを
    特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
  6. 【請求項６】前記環状面の配置された領域は、応力が最
    大である位置では、ピン部材の角断面形状を構成してい
    ることを特徴とする請求項５に記載のクランプ装置。
  7. 【請求項７】前記ベース部材は、ボールロック機構を備
    えた４個のチャック部材を有する角型基準領域を設けた
    プレート状ハウジング部材を有しており、前記チャック
    部材は、前記ハウジングの四隅のコーナーに、中央対称
    の関係になるように配置されていることを特徴とする請
    求項１に記載のクランプ装置。
  8. 【請求項８】前記チャック部材は、ロックボールを備え
    たスリーブ部材を有し、前記ハウジングの表面から突出
    しており、前部表面は、ベース部材の基準面として働
    き、Ｚ軸方向のワーク保持部材の位置を規定することを
    特徴とする請求項５及び請求項７に記載のクランプ装
    置。
  9. 【請求項９】Ｘ，Ｙ及びＺ座標軸を規定し、前記くさび
    形センタリング部材と連携する前記リニア位置決め部材
    ペアの対応部材は、Ｚ軸方向には弾性体だが、Ｚ軸と交
    差する方向には剛体である部分を有し、該部分は、前記
    センタリングスロットを構成することを特徴とする請求
    項１に記載のクランプ装置。
  10. 【請求項１０】前記センタリングスロットを構成する前
    記部分は、２個の脱着部材の間の前記対応部材の中央に
    配置され、弾性ストリップ部材によって前記脱着部材と
    連結されることを特徴とする請求項９に記載のクランプ
    装置。
  11. 【請求項１１】前記くさび形センタリング部材は、小柱
    状物体から構成され、前記ベース部材に設けられたグル
    ーブに挿入され、ネジ手段により連結され、前記センタ
    リング部材の側壁面のグルーブから突出している部分
    は、くさび形表面を有することを特徴とする請求項１に
    記載のクランプ装置。
  12. 【請求項１２】前記センタリング部材のくさび形表面の
    くさび角は、約７度であることを特徴とする請求項１１
    に記載のクランプ装置。
  13. 【請求項１３】Ｘ、Ｙ及びＺ座標軸を規定する前記リニ
    ア位置決めエレメントペアは、前記基準面の間に配置さ
    れ、軸の交点が、装置の中央になることを特徴とする請
    求項１に記載のクランプ装置。
  14. 【請求項１４】前記くさび形センタリング部材により構
    成される前記位置決めエレメントは、前記ベース部材に
    固定され、前記センタリングスロットを有する前記対応
    部材は、前記ワーク保持部材に固定されていることを特
    徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
  15. 【請求項１５】前記ハウジング部材の中央に、クランプ
    装置より小型でクランプ装置を収容するためのスペース
    を設けることを特徴とする請求項７に記載のクランプ装
    置。
JP6038810A 1993-03-09 1994-03-09 機械加工装置用ワークのクランプ装置 Pending JPH07132429A (ja)

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