JPH0829468B2 - 工作機械用ワ−ク位置決め兼クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種工作機械用ワーク位置決め兼クランプ
装置に関し、大型ワークの加工精度向上と能率的な位置
決め固定が出来るようにしたものに関する。

〔従来技術〕

各種工作機械、特に生産効率並びに加工精度の高いNC
工作機械等のテーブル上にワークを載置する場合、ワー
クを能率的にしかも精度良く位置決め固定することが望
まれているが、本出願人は、同一形状の比較的小型の複
数のワークを工作機械のテーブルにスペース効率よく固
定する装置として、第６図及び第７図に示すようなワー
クパレットを実用化している。

ここで、ワークパレット200の中央部にセンターブロ
ック201を設け、センタブロック201の両側方でパレット
端部付近にそれぞれがセンタブロック201に対し平行且
つ相対称となる位置に１対のクランプブロック202を設
け、各クランプブロック202に各１対のクランプシリン
ダを組込み、この１対のクランプブロック202とセンタ
ーブロック201との間に同一形状のワークＷを位置決め
してクランプヘッド202aで押圧固定後、そしてこのパレ
ット200を工作機械のテーブルに送り込み固定する。

しかしながら、上記のワークパレットでは、複数の大
型のワークを載置することが困難で大型ワークに対して
は使用出来ない。そこで、大型ワークの固定装置とし
て、第８図及び第９図に示すようにワークパレット210
の一端部にサイドブロック211を設け、これと相対応す
る他端部に１対のクランプブロック212を配設し、クラ
ンプブロック212にクランプシリンダを組込み、このサ
イドブロック211とクランプブロック212との間に配設し
たワークＷをクランプシリンダのクランプヘッド212aで
サイドブロック211に押圧固定し、このパレット210を工
作機械のテーブルに送り込み固定するようにしたものも
実用化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ワークパレットにワークを固定する場合、ワークを固
定するクランプ等の押圧力によるパレットの微小な弾性
変形がワークの加工精度に悪影響を及ぼすが、第６図、
第７図に示すワークパレット200では、センタブロック2
01の両側にワークＷを対称に配置し、両側のクランプシ
リンダで対称に押圧固定することで、第７図に仮想線で
示すように各クランプシリンダの押圧力で生じるパレッ
ト200の弾性変形を相殺させて解決出来ている。しか
し、大型のワークＷに対しては、第８図、第９図に仮想
線で示したようにパレット210の弾性変形が生じ、加工
面の平行度及び垂直度が狂うなど加工精度が低下すると
いう問題がある。

そこで加工精度に悪影響を及ぼさずに、大型ワークを
能率的に位置決めし確実に固定出来る位置決め兼クラン
プ装置が望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る工作機械用ワーク位置決め兼クランプ装
置は、ベース部材上に載置されるワークの相対応する側
部を両側から対称に押圧してワークを第１方向へ位置決
めし且つクランプする少なくとも１対の第１油圧シリン
ダと、上記第１方向と直交する第２方向に臨むワークの
相対応する側部を両側から対称に押圧してワークを第２
方向へ位置決めし且つクランプする少なくとも１対の第
２油圧シリンダと、上記各第１油圧シリンダに個別的に
接続される加圧作動室が互いに直列状に配設された複数
の増圧部とこれら増圧部のピストンを同期駆動する共通
の駆動部とからなる第１複段同期式油圧供給装置と、上
記各第２油圧シリンダに個別的に接続される加圧作動室
が互いに直列状に配設された複数の増圧部とこれら増圧
部のピストンを同期駆動する共通の駆動部とからなる第
２複段同期式油圧供給装置とを備えたものである。

〔作用〕

本発明に係る工作機械用ワーク位置決め兼クランプ装
置においては、ベース部材上の第１油圧シリンダと第２
油圧シリンダとで囲まれた範囲内にワークを搬入し、上
記第１及び第２油圧シリンダに夫々接続した第１複段同
期式油圧供給装置及び第２複段同期式油圧供給装置を夫
々作動させる。

上記第１複段同期式油圧供給装置の各増圧部の加圧作
動室が第１油圧シリンダに個別的に接続されており、こ
れら加圧作動室のピストンが駆動部により同期駆動され
るようになっているので、その駆動部を駆動すると第１
油圧シリンダへ同圧・同流量の圧油が供給される。

このことは、第２複段同期式油圧供給装置と第２油圧
シリンダについても同様で、その駆動部を駆動すると同
圧・同流量の圧油が第２油圧シリンダに供給される。

従って、少なくとも１対の第１油圧シリンダは同期し
て作動し、また少なくとも１対の第２油圧シリンダも同
期して作動する。

従って、上記ワークは第１油圧シリンダと第２油圧シ
リンダで囲まれる範囲内の中央部に移動し最終的に芯出
し位置決めされて固定される。

〔発明の効果〕

本発明に係る工作機械用ワーク位置決め兼クランプ装
置によれば、上記第１複段同期式油圧供給装置によって
少なくとも１対の第１油圧シリンダをまた第２複段同期
式油圧供給装置によって少なくとも１対の第２油圧シリ
ンダを夫々同期作動させることが出来るので、少なくと
も１対の第１油圧シリンダをベース部材上のワーク固定
位置に対して第１方向に対称に配設し、また少なくとも
１対の第２油圧シリンダをワーク固定位置に対して第２
方向に対称に配置しておけば、ワークを各シリンダに囲
まれた範囲内に搬入し、第１及び第２複段同期式油圧供
給装置を駆動させるだけでワークの位置決めを高精度に
確実に能率的に行なえることになる。

しかも、ワークに対して少なくとも１対の第１油圧シ
リンダから第１方向に対称に押圧力が作用しまた少なく
とも１対の第２油圧シリンダから第２方向に対称に押圧
力が作用するので、ベース部材等の弾性変形の影響を受
けずにワークを所期の位置に高精度に位置決めすること
が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る工作機械用ワーク位
置決め兼クランプ装置１を示すもので、図中に示す第１
方向及び第２方向を定義して説明する。

この装置は、ベース部材５と、このベース部材５上に
載置されるワークＷの相対応する側部を両側から対称に
押圧して第１方向に位置決めし且つクランプする第１油
圧シリンダ系の１対の油圧シリンダ３と、油圧シリンダ
３をベース部材５上に夫々位置決め固定するためベース
部材５に設けられたサイドブロック６及びサイドブロッ
ク７と、上記第１方向と直交する第２方向に臨むワーク
Ｗの相対応する側部を両側から対称に押圧して第２方向
へ位置決めし且つクランプする第２シリンダ系の２対の
油圧シリンダ４と、油圧シリンダ４を夫々ベース部材５
上に位置決め固定するためベース部材５に設けられたサ
イドブロック８及びサイドブロック９と、上記１対の油
圧シリンダ３に夫々同圧・同流量の圧油を供給する第１
複段油圧供給装置31と、上記２対の油圧シリンダ４に夫
々同圧・同流量の圧油を供給する第２複段油圧供給装置
32とで構成される。

上記第１油圧シリンダ系の２つの油圧シリンダ３はス
トローク・ピストン径ともに同一の油圧シリンダで、ま
た第２油圧シリンダ系の４つの油圧シリンダ４はストロ
ーク・ピストン径ともに同一の油圧シリンダである。

第２図は第２油圧シリンダ系の油圧シリンダ４を示す
もので、この油圧シリンダ４のハウジング51にはその前
面よりシリンダ部材52をやや下向きに螺合させる為の一
部雌ネジを有する前方に開口した嵌入孔51aがやや下向
きに凹設され、嵌入孔51aの後壁面の中央部には、加圧
油を導入する油孔56がハウジング51の後端面に貫設され
ている。シリンダ部材52内部のシリンダ孔にはやや下向
きに前後方向に摺動自在にピストン部材53が装着されて
いて、ピストン部材53の後端部のピストン部53aとピス
トン部53aより前方へ延びるピストンロッド部53bが一体
形成されている。ピストン部53aの後壁面とシリンダ孔
とで受圧室51bが形成され、ピストン部53aの前端面とシ
リンダ孔の前壁部の間には復帰用の圧縮バネ55がピスト
ンロッド部53bに外嵌されている。ピストンロッド53b前
端部には、クランプヘッド54を上下方向に摺動自在に装
着する為の継手受部53cが前方向に開口して形成されて
いる。クランプヘッド54はその後部の玉継手部54aを上
記継手受部53cに嵌合することによりピストンロッド53b
に連結され、クランプヘッド54の前端部には平面状の押
圧部54bが形成されている。

上記のように構成された油圧シリンダ４は、ハウジン
グ51を立向きに貫通する４本のボルト58でサイドブロッ
ク８に固定されている。またサイドブロック８には上記
油圧シリンダ４のハウジング51に貫通された油孔56に対
応する位置に油路10が設けられている。

ここでは、サイドブロック８に設けられた油圧シリン
ダ４について説明したが、サイドブロック９に設けられ
た油圧シリンダ４は、上記の油圧シリンダ４と同一構造
で対称に配設されている。第１油圧シリンダ系の油圧シ
リンダ３も同様の構造でサイドブロック６・７に固定さ
れ、サイドブロック６の油圧シリンダ３とサイドブロッ
ク７の油圧シリンダ３は対称に配設されている。

ここで、上記第１油圧シリンダ系の２個の油圧シリン
ダ３を同期駆動する為の第１複段同期式油圧供給装置31
が設けられ、その各加圧作動室66（第３図参照）が油圧
路30と油路10を介して各油圧路シリンダ３の受圧室51b
に接続されている。

同様に、上記第２油圧シリンダ系の４個の油圧シリン
ダ４を同期駆動する為の第２複段同期式油圧供給装置32
が設けられ、その各加圧作動室66（第３図参照）が油圧
路40と油路10を介して各油圧シリンダ４の受圧室51bに
接続されている。

この第２複段同期油圧供給装置32は、ケーシング60
と、これの内部に直列状に形成された４つの円筒形のシ
リンダ室62と、各シリンダ室62内に摺動自在に装着され
たピストン63と、４個のピストン63を一体的に連結する
連結軸64と、連結軸64を介して４個のピストン63を往復
同期駆動する駆動手段65とを備えている。

上記ケーシング60は、各シリンダ室62に対応する４個
のケーシング分割体60Aに分割形成され、各ケーシング
分割体60Aはシリンダ室62の上端壁を構成する隔壁部60a
と、シリンダ室62の周壁を構成する周壁部60bとで一体
的に構成される。これら４個のケーシング分割体60Aは
上下に積み重ねて第４図に示すように４本の通しボルト
82により駆動手段65のケーシング70に締め付けられてい
る。尚、４つのシリンダ室62の内径D₁は同一に形成さ
れ、その長さも同一に形成されている。

各シリンダ室62内のピストン63の上側には加圧作動室
66が区画されており、各加圧作動室66とこれに接続され
る油圧路40と油圧路40の端末の油圧シリンダ４の受圧室
51bとにわたって作動油が充填される。油圧路40と加圧
作動室66とを連通させる吸入兼吐出口68は、各シリンダ
室62の周壁部60bを貫通して加圧作動室66の内周面の上
端部に開口させてある。また、各シリンダ室62内のピス
トン63の下端に区画された部分は、ピストン63の上昇時
に内圧が負圧にならないように、シリンダ室62の隔壁部
60aに形成した大気連通孔69を介して大気に連通されて
いる。

尚、ケーシング60の下端壁には駆動手段65のケーシン
グ70の上端壁70aが兼用され、この上端壁70aには最下段
のシリンダ室62の大気連通孔69が形成されている。

各ピストン63の上面には、各ピストン63の間隔を規定
するスペーサ71が一体形成されている。４個のピストン
63の厚さ及び外径、スペーサ71の長さ（高さ）及び外径
D₂はそれぞれ同一に形成されている。各スペーサ71の上
端はシリンダ室62の隔壁部60aを貫通してその上側のピ
ストン63の下面に形成された凹部に嵌合されている。４
個のピストン63及びスペーサ71の中心部には全長に亙っ
て軸孔64aが形成され、軸孔64aには通しボルトからなる
連結軸64が連通され、この連結軸64の下部はエアシリン
ダ65のピストン72及びこれと最下段のシリンダ室62内の
ピストン63との間隔を規定するスペーサ73に挿通され、
ナット74で共締めすることによって４個のピストン63及
びスペーサ71とスペーサ73とピストン72は同軸状にかつ
一体的に連結されている 駆動手段65は、復帰用の圧縮バネ77を備えた単動エア
シリンダを構成する上下両端が閉じられた円筒状のケー
シング70と、これの内部に形成されたシリンダ室75と、
このシリンダ室75に摺動自在に装着されたピストン72
と、シリンダ室75内でこのピストン72の下側に区画され
た受圧室76とピストン72の上側に装着された圧縮バネ77
とを備えている。シリンダ室75内のピストン72の上側に
区画された部分は、ケーシング70の周壁を貫通する大気
連通孔78を介して大気に連通され、受圧室76には吸入兼
吐出口79aを介して圧縮空気給排装置79が接続される。

この圧縮空気給排装置79は、手動あるいは自動的に制
御シーケンスが開始されると、受圧室76に所定の圧力の
圧縮空気を供給し、ピストン72を上方へ駆動し、そのピ
ストン72と連結軸64を介して４個のピストン63を上方へ
駆動させる。

一方、第１油圧シリンダ系の２個の油圧シリンダ３に
接続された第１複段同期油圧供給装置31は、上記ケーシ
ング60の内部に形成されたシリンダ室62が２段構造のも
のであって、その各加圧作動室66の吸入兼吐出口68から
吐出される作動油の吐出圧を加圧作動室66内のスペーサ
71の外径D₂を変えることで所定圧に設定し、さらにその
吐出量を連結軸64のストロークを変えることで所定値に
設定したものであって他の構造は同一のものである。

以上のように構成された工作機械用ワーク位置決め兼
クランプ装置１によれば、位置決め固定するワークＷを
ベース部材５の各サイドブロック６・７・８・９で囲ま
れた範囲内に搬入して、第１複段同期油圧供給装置31及
び第２複段同期油圧供給装置32の圧縮空気給排装置79を
夫々作動させると、上記第２複段同期油圧供給装置32に
おいては、エアシリンダ室75の受圧室76に圧縮空気が供
給され、ピストン63が上昇し、連結軸64を介して４つの
各ピストン63が同期上昇駆動される。そして、各加圧作
動室66から各油圧路40を介して各油圧シリンダ４に加圧
油が供給される。

ここで第２複段同期油圧供給装置32の４つのシリンダ
室62の内径D₁及び４個のピストン63のスペーサ71の外径
D₂はそれぞれ同一に形成され、しかも４個のピストン63
が連結軸64を介して一体的に連結されているので、その
ストロークも同じになることから、４つの加圧作動室66
からは夫々同圧力で同流量の圧油が同期して油圧路40に
供給されることになり、第２油圧シリンダ系の４個の油
圧シリンダ４の各受圧室51bには同圧・同流量の圧油が
供給され、それらの各ピストン部材53の進出速度及び進
出量は正確に同一になる。これと並行して、第１複段同
期式油圧供給装置31も同様に作動し、１対の油圧シリン
ダ３が同期作動してそれらの各ピストン部材53の進出速
度及び進出量は正確に同一になる。

従って、ベース部材５に載置されたワークＷは、第１
油圧シリンダ系の２個の油圧シリンダ３によって第１方
向に位置決めされるとともに第２油圧シリンダ系の４個
の油圧シリンダ４によって第２方向に位置決めされ、こ
の第１方向及び第２方向の位置決めが終了すると油圧が
上昇して各油圧シリンダ３・４のクランプヘッド54の押
圧部54bでやや下向きに強力に固定されることになる。
この時、第１方向についても第２方向についても対称の
等しい押圧力でワークＷは固定されるので、ベース部材
５やサイドブロック６・７・８・９の弾性変形の影響に
よりワークＷの位置決め誤差が生じることがない。この
状態でワークＷを加工すれば高精度に加工することが出
来る。しかも、上記のようにワークＷを搬入後、第１及
び第２複段同期式油圧供給装置31・32を作動させるだけ
の簡単な操作でワークＷを位置決めし固定できるので機
械加工の為の準備作業を能率的に行なうことが出来る。

そして、所定の加工が終了しワークＷをベース部材５
より取り外す場合には、上記の複段同期油圧供給装置31
・32の夫々の駆動手段65の受圧室76から吸込兼吐出口79
aを介して圧抜きを行なうと、バネ77の付勢力によって
ピストン77及び連結軸64を介して各ピストン63が同期し
て下降させられ、各油圧シリンダ３・４の受圧室51bか
ら圧油が各加圧作動室62に戻されつつ油圧シリンダ３・
４のバネ55の付勢力でピストンロッド部53bが収縮し、
ワークＷが解放されることになる。

尚、上記実施例では、油圧シリンダ３をサイドブロッ
ク６・７にまた油圧シリンダ４をサイドブロック８・９
に固定するようにしたが、上記サイドブロック６〜９を
省略し、油圧シリンダ３・４を直接ベース部材５に位置
調整自在に固定してもよい。

この場合、ワークＷを位置決めした状態で油圧シリン
ダ３・４のピストン部材53のストロークが等しくなるよ
うに固定する場合には、油圧シリンダ３・４を１台の６
段同期式油圧供給装置により同期駆動することが出来
る。

次に、本発明の別実施例を第５図に基いて説明する
と、１系統４個の油圧シリンダ4Aをベース部材5A上に相
対応する１対の油圧シリンダ4Aの軸線が夫々直交するよ
うな放射状に配設し、この４個の油圧シリンダ4Aを前記
実施例と同様の４個のシリンダ室62からなる複段同期油
圧供給装置32Aに油路40Aを介して接続すれば、円柱形状
のワークＷに対してもワークの位置決め固定が用意に行
なえることになる。

尚、本発明に係る工作機械用ワーク位置決め兼クラン
プ装置は、工作機械のテーブルに直接設置してもよい
が、NC工作機械等の自動化機械などの場合、上記ベース
部材５・5Aに取付けたパレットに構成することが望まし
い。

【図面の簡単な説明】 図面のうち第１図〜第５図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図はワーク位置決め兼クランプ装置の構成を示
す平面図、第２図は第１図II−II線断面図、第３図は第
２複段同期式油圧供給装置の断面図、第４図は同平面
図、第５図は別実施例の第１図相当図、第６図・第７図
は夫々従来装置の一例の平面図・正面図、第８図・第９
図は夫々別の従来装置の平面図・正面図である。 ３・４……油圧シリンダ、５・5A……ベース部材、31・
32……第１・第２複段同期式油圧供給装置、30・40……
油圧路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベース部材上に載置されるワークの相対応
   する側部を両側から対称に押圧してワークを第１方向へ
   位置決めし且つクランプする少なくとも１対の第１油圧
   シリンダと、 上記第１方向と直交する第２方向に臨むワークの相対応
   する側部を両側から対称に押圧してワークを第２方向へ
   位置決めし且つクランプする少なくとも１対の第２油圧
   シリンダと、 上記各第１油圧シリンダに個別的に接続される加圧作動
   室が互いに直列状に配設された複数の増圧部と、これら
   増圧部のピストンを同期駆動する共通の駆動部とからな
   る第１複段同期式油圧供給装置と、 上記各第２油圧シリンダに個別的に接続される加圧作動
   室が互いに直列状に配設された複数の増圧部と、これら
   増圧部のピストンを同期駆動する共通の駆動部とからな
   る第２複段同期式油圧供給装置とを備えたことを特徴と
   する工作機械用ワーク位置決め兼クランプ装置。