JPH11207551A - 自動クランプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工形態及び被加工物の材質等に応じた締め
付けトルク量で自動的に被加工物を締め付けさせること
ができる自動クランプシステムを得る。 【解決手段】 自動クランプシステムは 制御装置１２
に加工形態を入力すると、この加工形態（荒加工、仕上
げ加工）に応じた締付け量に対応する制御信号を制御装
置１２が生成して、方向切換バルブ装置１１に送出す
る。そして、方向切換バルブ装置１１が被加工物２をク
ランプレバー１５によってクランプしているクランプ装
置１０に対して、その締付け量となる油圧をシリンダ１
９内に生成してクランプレバーを押下させることによっ
て、自動的に最適な締め付けトルクで締め付けさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーブルに治具に
よって設置された被加工物に工作機の工具を当接させ、
その工具を加工形態に応じた回転速度で回転させながら
被加工物を加工させる際に、被加工物を前記テーブルに
固定させるために用いられる自動クランプシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般にフライス装置は、フライスをヘッ
ドに取付け、このフライスを回転させながら被加工物の
面を加工するものである。

【０００３】例えば、図１４に示すようなヘッド１を３
次元的に制御して被加工物２の面を加工するフライス装
置においては、被加工物２をテーブル３に載置して、締
付治具４ａ、４ｂ、４ｃ……等（以下総称して治具４と
いう）をテーブル３に取り付けて、被加工物２を下から
支える。また、ジャッキ５を締め板６とテーブル３の間
に設け、ジャッキ５を手動によってシリンダ７を上昇さ
せて締め板６を介して被加工物２を固定させる。前述の
被加工物２は、例えば図１５に示すような複数の部品が
組合わさった製品となっている。

【０００４】すなわち、被加工物２をテーブル３に固定
する場合は、オペレータが手作業でジャッキ５を操作し
て固定していた。

【０００５】このジャッキ５の操作は荒引き加工時と、
仕上げ加工時とで行うのが一般的であり、例えば荒引き
加工時には、フライス装置のヘッドが高速回転するの
で、割合と強く締め付ける。このときの締め付けトルク
は、被加工物２が変形しないような力となるように締め
付けなければならない。

【０００６】また、仕上げ加工時には、ジャッキ５を緩
めて、再び締め付ける。このときの締め付けトルクは、
荒引き加工時より軽く締め付けて被加工物２が変形しな
いようにする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ジャッ
キの締め付けは人手によっているので、その締め付けト
ルクは経験値によっている。このため、経験の豊富な作
業員でなければ、最適な締め付けトルクで締め付けでき
ないという課題があった。

【０００８】また、フライス加工は、荒引き加工時と仕
上げ加工時とでは、ジャッキの締め付けトルクが相違す
る。

【０００９】従って、ジャッキの操作には、荒引き加工
時と仕上げ加工時（総称して加工形態という）とでは締
め付けトルクが相違していることを十分に把握している
作業員でなければ最適なフライス加工を行うことができ
ない。

【００１０】また、荒引き加工と仕上げ加工の締め付け
トルクは、微妙なものであるから締め付け作業に時間を
要するという課題があった。

【００１１】さらに、荒引き加工時、仕上げ加工時の２
回、ジャッキで締め付け直さなければならないので、仕
上げ時の再締め付けを忘れる場合もあった。

【００１２】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、加工形態及び被加工物の材質等に応じた
締め付けトルク量で自動的に被加工物を締め付けさせる
ことができる自動クランプシステムを得ることを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、テーブルに治
具によって設置された被加工物に工作機の工具を当接さ
せ、その工具を加工形態に応じた回転速度で回転させな
がら前記被加工物を加工させる際に、前記被加工物を前
記テーブルに固定させるために用いられる自動クランプ
システムである。

【００１４】前記自動クランプシステムは クランプレ
バーを有し、油圧によって前記クランプレバーを前記被
加工物の押さえ方向に対して押下させるて前記被加工物
を前記テーブルに固定するクランプ装置と、前記クラン
プ装置に制御信号に基づく方向に油を供給又は前記クラ
ンプ装置から排出若しくは前記クランプ装置内の油圧を
維持するようにバルブを切り換える方向切換バルブ装置
と、前記工具を用いたときの被加工物の加工形態を入力
させ、該入力された加工形態に応じた締付け量に対応す
る制御信号を生成して前記方向切換バルブ装置に送出す
る制御装置とを備えたことを要旨とする。

【００１５】また、テーブルに治具によって設置された
被加工物に工作機の工具を当接させ、その工具を加工形
態に応じた回転速度で回転させながら前記被加工物を加
工させる際に、前記被加工物を前記テーブルに固定させ
るために用いられる自動クランプシステムである。

【００１６】前記自動クランプシステムは、治具又はテ
ーブルに取り付けられて前記被加工物の振動を検出する
振動検出装置と、クランプレバーを有し、油圧によって
前記クランプレバーを前記被加工物の押さえ方向に対し
て押下させるて前記被加工物を前記テーブルに固定する
クランプ装置と、前記クランプ装置に制御信号に基づく
方向に油を供給又は前記クランプ装置から排出若しくは
前記クランプ装置内の油圧を維持するようにバルブを切
り換える方向切換バルブ装置と、前記振動検出装置から
の振動量を入力し、該入力された振動量から加工形態に
応じた締付け量に対応する制御信号を生成して前記方向
切換バルブ装置に送出する制御装置とを備えたことを要
旨とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は本発明の
実施の形態１の自動クランプシステムの概略構成図であ
る。図１に示す自動クランプシステムは、レバー付きク
ランプ１０と、このレバー付きクランプ１０に油を供給
制御する方向切換バルブ装置１１と、方向切換バルブ装
置１１を制御する制御信号を生成する制御装置１２とか
ら構成される。

【００１８】レバー付きクランプ１０は、保護材１４
（内部にロードセル（ストレンゲージ荷重変換器）を有
する）付きのクランプレバー１５と、このクランプレバ
ー１５を支点１６で支持するレバーホルダ１７を筐体に
固着し、かつピストン１８を内蔵して油の供給に伴って
そのピストン１８が上昇する油圧シリンダ１９とから構
成されている。また、油圧シリンダ１９の油室２０の筐
体側には、油管２１を取り付けるためのコネクタ２２が
備えられている。

【００１９】制御装置１２は、図１に示すように、荒加
工ボタンキー２４、仕上げ加工ボタンキー２５、材質名
入力キー２６、メインスイッチ（図示せず）等からなる
操作キー部２７と、被加工物２の締付けトルクが記憶さ
れたメモリ２９と、加工状態（荒加工、仕上げ加工）に
応じた締め付けトルクをメモリ２９から決定する締付量
決定手段３０と、締付量決定手段３０で決定された締め
付けトルクを常に維持させる制御信号を方向切換バルブ
装置１１に送出するバルブ制御信号発生回路３１とを備
えている。

【００２０】前述のメモリ２９は、荒加工における締め
付けトルクＲｉ（Ｒｉ；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、……）を、
材質Ａｉ（Ａｉ；Ａ１、Ａ２、……）毎に対応づけて記
憶した第１のトルクテーブル３３と、仕上げ加工におけ
る締め付けトルクＰｉ（Ｐｉ；Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、…
…）を、材質Ａｉ（Ａｉ；Ａ１、Ａ２、……）毎に対応
づけて記憶した第２のトルクテーブル３４とを有してい
る。前述の締め付けトルクＰｉは、荒加工の締め付けト
ルクＲｉよりは軽いトルク値にされている。

【００２１】締付量決定手段３０は、荒加工ボタンキー
２４、仕上げ加工ボタンキー２５、材質名入力キー２６
に電気的に接続され、材質名入力キー２６からの材質名
Ａｉが入力されて、荒加工ボタンキー２４又は仕上げ加
工ボタンキー２５が押下されると、第１のトルクテーブ
ル３３又は第２のトルクテーブル３４の材質名Ａｉに対
応する締め付けトルクＲｉ又はＰｉを選択し、この選択
した締付けトルクｈｉをバルブ制御信号発生回路３１に
送出する。

【００２２】バルブ制御信号発生回路３１は、レバー付
きクランプ１０の保護材１４より被加工物２に対するク
ランプレバー１５の押下圧（締め付けトルクに対応す
る）信号Ｆｉを入力し、この押下圧信号Ｆｉを締付けト
ルクｈｉに一致させるための制御信号Ｈａと、バルブ開
閉信号Ｈｂとを方向切換バルブ装置１１に送出する。

【００２３】このバルブ開閉信号Ｈｂは、今回入力した
締め付けトルクｈｉと前回の締め付けトルクとを比較
し、今回の締付けトルクｈｉが前回の締め付けトルクよ
り大きい場合は、油をレバー付きクランプ１０に供給す
るような方向にバルブを明けさせる信号（以下制御信号
Ｈｂ１という）となる。

【００２４】また、今回入力した締め付けトルクｈｉと
前回の締め付けトルクとを比較し、今回の締付けトルク
ｈｉが前回の締め付けトルクより小さい場合は、油をレ
バー付きクランプ１０から排出するような方向にバルブ
を明けさせる信号（以下制御信号Ｈｂ２という）とな
る。

【００２５】さらに、押下圧信号Ｆｉと締付けトルクｈ
ｉとが一致した場合は、バルブを閉じさせる信号（以下
制御信号Ｈｂ３という）となる。

【００２６】方向切換バルブ装置１１は、油圧源に接続
され、制御信号Ｈａ、Ｈｂに基づいて油圧シリンダ１９
の油室２０に油を供給したり、油室２０の油を排出させ
る。

【００２７】上記のように構成された実施の形態１の自
動クランプシステムについて以下に動作を説明する。

【００２８】例えば、図１に示すように被加工物２が治
具４ｈに乗せられ、レバー付きクランプ１０が図１に示
すようにテーブルに固定されているとき、作業員が制御
装置１２の操作キー部２７の荒加工ボタンキー２４を押
下し、かつ材質名入力キー２６を操作して材質名Ａｉを
入力すると、締付量決定手段３０がメモリ２９の第１の
トルクテーブル３３（荒加工用）を引当て、入力された
材質名Ａｉに対応する締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）
を選択し、この締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）をバル
ブ制御信号発生回路３１に送出する。

【００２９】バルブ制御信号発生回路３１は、今回入力
した締め付けトルクｈｉと現在の締め付けトルクとを比
較し、今回の締付けトルクｈｉが前回（現在）の締め付
けトルクより大きい場合は、油をレバー付きクランプ１
０に供給するような方向にバルブを明けさせる制御信号
Ｈｂ１を送出する。

【００３０】また、バルブ制御信号発生回路３１は、選
択された締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）と、レバー付
きクランプ１０の保護材１４からの押下圧信号Ｆｉとの
差を制御信号Ｈａとして方向切換バルブ装置１１に送出
する。この制御信号Ｈａは、締付けトルクｈｉ（ｈｉ←
Ｒｉ）と、押下圧信号Ｆｉとが一致するまで送出され
る。

【００３１】方向切換バルブ装置１１は、制御信号Ｈｂ
１が送出されている間は、バルブを開き、かつ制御信号
Ｈａが入力している間は油を油管２１を介してレバー付
きクランプ１０の油室２０に供給し続けて油圧シリンダ
１９のクランプ１８を押し上げる。また、制御信号Ｈｂ
３が入力し、かつ制御信号Ｈａの入力が停止したとき
は、バルブを閉じて油圧シリンダ１９の油室２０内の圧
を一定に保つようにする。

【００３２】すなわち、荒加工ボタンキー２４が押下さ
れると、油圧シリンダ１９のクランプ１８が押し上げら
れてクランプレバー１５が支点１６を中心にして矢印Ａ
方向に回転して被加工物２を保護材１４を介して荒加工
の締め付けトルクＲｉになるように圧下（強クランプ状
態）し続ける。

【００３３】従って、作業員は単に操作部２７の粗加工
ボタンキー２４と、材質名入力キー２６とを操作するこ
とによって、被加工物２の材質に応じた荒加工の締め付
け量で自動的に締め付けが行われる。

【００３４】一方、作業員が制御装置１２の操作キー部
２７の仕上げ工ボタンキー２５を押下し、かつ材質名入
力キー２６を操作して材質名Ａｉを入力すると、締付量
決定手段３０がメモリ２９の第２のトルクテーブル３４
（仕上げ加工用）を引当て、入力された材質名Ａｉに対
応する締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）を選択し、この
締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）をバルブ制御信号発生
回路３１に送出する。

【００３５】バルブ制御信号発生回路３１は、今回入力
した締め付けトルクｈｉと前回（現在）の締め付けトル
クとを比較し、今回の締付けトルクｈｉが前回の締め付
けトルクより小さい場合は、油をレバー付きクランプ１
０から排出するような方向にバルブを明けさせる制御信
号Ｈｂ２を方向切換バルブ装置１１に送出する。

【００３６】方向切換バルブ装置１１は、制御信号Ｈｂ
２が入力している間は、油をレバー付きクランプ１０の
油圧シリンダ１９から排出させてリクランプ状態（２分
から３分程度）にする。

【００３７】そして、バルブ制御信号発生回路３１は、
再び押下圧信号Ｆｉを締付けトルクｈｉ（Ｐｉ）に一致
させるための制御信号Ｈａと、油をレバー付きクランプ
１０に供給するような方向にバルブを明けさせる制御信
号Ｈｂ１を方向切換バルブ装置１１に送出して、仕上げ
加工の締付けトルクＰｉでクランプさせる。従って、荒
加工時よりは軽い圧でクランプレバー１５が被加工物２
を押圧していることになる。

【００３８】次に、バルブ制御信号発生回路３１は、押
下圧信号Ｆｉと締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）が一致
すると、制御信号Ｈａの送出を停止すると共に、制御信
号Ｈｂ３を方向切換バルブ装置１１に送出する。方向切
換バルブ装置１１は、制御信号Ｈｂ３の入力によってバ
ルブを閉じる。従って、荒加工時よりは軽い圧でクラン
プレバー１５が被加工物２を押圧し続けていることにな
る。

【００３９】すなわち、前回に荒加工ボタンキー２４が
押下された後に、仕上げ加工ボタンキー２５が押下され
た場合は、一旦油を排出してリクランプ状態にした後
に、再び仕上げ加工用の押し上げ量でピストン１８を押
し上げて弱クランプ状態にする。

【００４０】従って、作業員は単に操作部２７の仕上げ
加工ボタンキー２５と、材質名入力キー２６とを操作す
ることによって、被加工物２の材質に応じた仕上げ加工
の締め付け量で自動的に締め付けが行われる。

【００４１】＜実施の形態２＞図２は本発明の実施の形
態２の自動クランプシステムの概略構成図である。図２
に示す実施の形態２は複数のレバー付きクランプ１０を
同時に制御するものである。但し、レバー付きクランプ
１０は、保護材１４と油圧シリンダ１８のみを示し、方
向切換バルブ装置１１は、方向切換弁１１ａと圧力比例
制御弁１１ｂとからなることを示す。

【００４２】また、制御装置３５は、実施の形態１と同
様な操作キー部２７と、メモリ２９と、締付量決定手段
３０と、バルブ制御信号発生回路３１とを備える他に、
各レバー付きクランプ１０の保護材１４の押下圧信号ｆ
ｉ（ｆｉ：ｆ１、ｆ２、……）を入力し、これらの押下
圧信号を平均化した押下圧信号Ｆｉをバルブ制御信号発
生回路３１に送出する平均化手段３６を備えている。

【００４３】このような実施の形態２の自動クランプシ
ステムは、複数のレバー付きクランプ１０がテーブルに
固定されて、制御装置３５のメインスイッチ（図示せ
ず）が押下されると、平均化手段３６が各レバー付きク
ランプ１０の保護材１４の押下圧信号ｆｉ（ｆｉ：ｆ
１、ｆ２、……）を平均化した押下圧信号Ｆｉをバルブ
制御信号発生回路３１に送出する。

【００４４】従って、荒加工ボタンキー２４が押下され
たときは、各レバー付きクランプ１０のピストン１８が
均一に押し上げられ、仕上げ加工ボタンキー２５が押さ
れたときは各レバー付きクランプ１０のピストン１８が
軽くレバーを押すことになる。

【００４５】＜実施の形態３＞図３は実施の形態３の自
動クランプシステムの概略構成図である。図３に示す自
動クランプシステムは、油圧シリンダを後述するリニア
モータ式油圧シリンダ装置３９に代えた自動クランプ４
０を採用し、制御装置４２からの制御信号Ｈｉを直接、
リニアモータ式油圧シリンダ３９に送出している。

【００４６】前述の制御装置４２は、実施の形態１と同
様な操作キー部２７と、メモリ２９と、締付量決定手段
３０とを備えている。また、締付量決定手段３０によっ
て選択されたトルクＲｉ又はＰｉに対応する制御信号Ｈ
ｉを生成してリニア式油圧シリンダ装置３９に送出す
る。

【００４７】このリニア式油圧シリンダ装置３９の構成
を図４の断面図にて説明する。図５はリニア式油圧シリ
ンダ装置３９の動作を説明する説明図である。図４に示
すリニア式油圧シリンダ装置３９は、底部４４のリニア
モータ部４５のコイル４６ａにバルブ制御信号発生回路
４１から制御信号ＨｉがＨレベルで入力すると、ホーン
４６ｂがＢ方向に励自し、サーボバルブ部４６の油室４
７に設けられているバルブシリンダ４８がＢ矢印方向に
動く。また、リニアモータ部４５には油室４７とリニア
モータ部４５とを遮蔽するシート付きタイヤフラム４６
ｃが取り付けられている。

【００４８】これにより、サーボバルブ部４６に設けら
れている第１のバイパス管（Ｓ孔とＱ孔とを接続する
管）のＳ孔を介して油室４７ａの油がＳ孔から第１のバ
イパス管を通ってＱ孔から油室４７ｂに流入する。

【００４９】また、バルブシリンダ４８のＢ矢印方向の
移動に伴って、油室４７ｃの油が第２のバイパス管（Ｔ
孔とＰ孔とを接続する管）のＴ孔を介してＰ孔から油室
４７ｄ、４７ｅに流入し、孔管Ｌを通って上部５１の油
室５２に流入し、クランプ用プランジャ５３を下方に押
し下げる（図５の（ａ）を参照）。

【００５０】このクランプ用プランジャ５３の下降によ
って、油室５４の油が孔管Ｍを通って油室４７ｆ、４７
ｇに流れて、孔管５５を通って油室４７ｃに流れ込む
（図５の（ａ）を参照）。

【００５１】一方、バルブ制御信号発生回路４１から制
御信号ＨｉがＬレベルで入力すると、ホーン４６ｂがＡ
方向に励自し、サーボバルブ部４６の油室４７に設けら
れているバルブシリンダ４８がＡ矢印方向に動く。

【００５２】これにより、サーボバルブ部４６に設けら
れている第１のバイパス管（Ｓ孔とＱ孔とを接続する
管）のＱ孔を介して油室４７ｂの油がＱ孔から第１のバ
イパス管を通ってＳ孔から油室４７ａに流入する。

【００５３】また、バルブシリンダ４８のＡ矢印方向の
移動に伴って、油室４７ｃ、４７ｅの油が第２のバイパ
ス管（Ｔ孔とＰ孔とを接続する管）のＴ孔を介してＰ孔
から油室４７ｆに流入すると共に、上部５１の油室５２
の油がＬ孔管を介して油室４７ｅに流入する。Ｔ孔から
油室４７ｆの流入に伴って、油室４７ｆの油はＭ孔管を
介して上部５１の油室５４に流入して、クランプ用プラ
ンジャ５３を上方に押し上げる（図５の（ｂ）を参
照）。

【００５４】このクランプ用プランジャ５３の上昇によ
って、油室５２の油が孔管Ｌを通って油室４７ｅ、４７
ｃに流れて、Ｔ孔、Ｐ孔を通って油室４７ｆに流れ込む
（図５の（ｂ）を参照）。

【００５５】すなわち、実施の形態３に示すリニアモー
タ式油圧シリンダ３９を用いた場合には、実施の形態
１、２で用いる方向切換バルブ装置が不要となる。

【００５６】＜実施の形態４＞図６は実施の形態４の自
動クランプシステムの概略構成図である。実施の形態４
の自動クランプシステムは、治具４ｈに振動検出装置５
９を取付けて被加工物２における振動量を検出し、この
振動量から制御装置６０が加工状態（荒加工、仕上げ加
工）を判別し、判別結果に応じた締付けトルクを方向切
換装置１１に送出してレバー付きクランプ１９を制御す
る。

【００５７】前述の制御装置６０は、図１に示すように
実施の形態１と同様な、材質名入力キー２６と、締付量
決定手段３０と、メモリ２９と、バルブ制御信号発生回
路３１とを備える他に、加工状態判定用テーブル６２を
備えたメモリ６１と、振動検出装置６０からの振動量信
号Ｙｉと加工状態判定用テーブル６２のデータとから加
工状態を判定する加工状態判定手段６３と、コード変換
手段６４とを備えている。

【００５８】このコード変換手段６４は、加工状態判定
手段６３の判定結果を入力し、この判定結果が荒加工を
示しているときは、実施の形態１で用いた荒加工ボタン
キー２４が押されたときの信号コードに変換して締付量
決定手段３０に送出する。

【００５９】また、コード変換手段６４は、加工状態判
定手段６３の判定結果を入力し、この判定結果が荒加工
を示しているときは、実施の形態１で用いた仕上げ加工
ボタンキー２５が押されたときの信号コードに変換して
締付量決定手段３０に送出する。

【００６０】また、振動検出装置５９は、例えば以下に
説明する構成のものを用いるのが望ましい。図７は、振
動検出装置５９の断面図である。この振動検出装置５９
は、円筒型のロードセル（ストレンゲージ荷重変換器）
７０を、上部を開放した円筒管７１に収納し、この円筒
管７１に納められた圧電素子７０の上面に円筒型のプラ
ンジャー７２を設け、これらを円筒管７３で覆ってい
る。また、円筒管７１の底面には複数のスプリング７４
ａ、７４ｂ、…７４ｆの一端が周設されている。また、
円筒管７３は止めボルト穴７５が設けられ、このボルト
穴７５に止めねじ７６が封入される。

【００６１】また、スプリング７４ａ、７４ｂ、…７４
ｆの他端は、検出器取付板７７に周設されている。ま
た、検出器取付板７７の側板７８の裏側には、振動絶縁
材７９が全面に渡って接着され、この振動絶縁材７９に
永久磁石８０が接着されている。

【００６２】すなわち、振動検出装置５９は、ヘッドが
被加工物２の面に接触するように治具４ｈに取り付ける
ことが可能となっている。

【００６３】上記のように構成された自動クランプシス
テムの動作を以下に説明する。工作機を動作状態にして
ヘッド部の工具（図示せず）を被加工物２に当てながら
加工させて行くと、このときの振動が振動検出装置５９
によって検出され、振動検出信号Ｙｉとして制御装置６
０の加工状態判定手段６３に送出される。

【００６４】加工状態判定手段６３は、メモリ６１の加
工状態判定テーブル６２から振動検出信号Ｙｉに対応す
る加工状態を引き当てる。

【００６５】例えば、振動検出信号Ｙｉが振動加速度で
送出され、その振動加速度が０．８３３程度である場合
は、加工状態判定テーブル６２より、荒加工状態と判定
する。また、振動加速度が０．５１３程度である場合
は、加工状態判定テーブル６２より、仕上げ工状態と判
定する。

【００６６】そして、コード変換手段６４が荒加工を示
しているときは、実施の形態１で用いた荒加工ボタンキ
ー２４が押されたときの信号コードに変換して締付量決
定手段３０に送出する。

【００６７】また、コード変換手段６４は、加工状態判
定手段６３の判定結果を入力し、この判定結果が荒加工
を示しているときは、実施の形態１で用いた仕上げ加工
ボタンキー２５が押されたときの信号コードに変換して
締付量決定手段３０に送出する。

【００６８】すなわち、実施の形態４においては、大き
な振動のときは自動的に荒加工として大きな力で油圧シ
リンダ１９の１８を押し上げて大きな力で被加工物２を
クランプレバー１５を用いてクランプする。また、小さ
な振動になったときは、自動的に油圧シリンダ１９から
油を排出させて再び小さな力で１８を押し上げて小さな
力でクランプさせる。

【００６９】従って、作業員は制御装置６０を動作させ
るだけで、自動的に所望のトルクで被加工物２をクラン
プするので、作業員の作業が低減し、かつ経験の浅い作
業員でも仕上げ、荒加工を行わせることが可能となる。

【００７０】また、振動検出装置５９は、図８に示すよ
うな電気式にしてもよい。この振動検出装置９０は、振
動子を取付るためのボルト穴９１を有する振動ヘッド９
２と、振動ヘッド９２の底部に連結された振動コイル部
９３と、振動コイル部９３に周設されたコイル９４と、
コイル９４に対向して設けたヨーク９５と、振動コイル
部９３の下方に設けられたセンターヨーク９６と、マグ
ネット９７と、キャンセルマグネット９８とを備えて、
円筒型のケース９９に収納している。また、振動ヘッド
９２には摺動用ベアリング１００が周設されている。

【００７１】このような振動検出装置９０は、図９の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の振動子を振動ヘッド９２のボ
ルト穴９１に挿入して用いる。これによって、様々な形
状の被加工物２の振動を確実に検出できる。

【００７２】＜実施の形態５＞図１０は実施の形態５に
用いるレバー付きクランプ１１０を説明する説明図であ
る。図１０に示すレバー付きクランプ１１０は、２個の
クランプレバー１１１で被加工物２をクランプする構造
にされている。

【００７３】このレバー付きクランプ１１０を図１１の
断面図を用いて説明する。図１１に示すように、レバー
付きクランプ１１０は、クランプレバー１１１を有する
油圧シリンダ１１３、１１４の底部同士を連結して構成
している。このクランプレバー１１１には保護材１４
（内部にロードセル（ストレンゲージ荷重変換器）を有
する）が設けられている。また、油圧シリンダ１１３、
１１４は、クランプレバー１１１を支点１１２で支持す
るレバーホルダ１１３をシリンダの筐体に固着し、かつ
ピストン１８を内蔵して油の供給に伴ってそのピストン
１８が上昇する構成にしている。

【００７４】また、油圧シリンダ１１３、１１４を連結
する連結部１１８はＬ型ブラケット１２０の端部に固着
されている。このＬ型ブラケット１２０の他方の端部は
サポート台１２１に上下動自在に連結されている。サポ
ート台１２１は内部にスプリング１２２を有してブラケ
ット１２０を支持している。

【００７５】また、サポート台１２１には、ブラケット
１２０の位置を固定するための油圧シリンダ１２５が設
けられている。すなわち、連結部１１８が常に、被加工
物２の断面の中央に位置するようにしている。

【００７６】次に、連結部１１８を図１２の断面図を用
いて説明する。図１２に示すように油圧シリンダ１１
３、１１４の底部は平板１３０にされ、これらの平板１
３０の下にワッシャ１３１を入れてブラケット１２０を
挟み込み、ボルト１３２でブラケット１２０に固定する
ようにしている。

【００７７】このようなレバー付きクランプ１１０は図
１３に示す制御装置１４０と接続して用いるのが好まし
い。

【００７８】図１３に示す制御装置１４０は、上記実施
の形態と同様なメモリ６１と、コード変換手段６４と、
材質名入力キー２６と、締付量決定手段３０と、メモリ
２９とを備えている。また、油圧検出センサ１４２から
の油圧信号と、締付量決定手段３０からの締付トルクｈ
ｉとを入力して方向切換バルブ装置１４６を制御する制
御信号Ｈａ、Ｈｂを送出するバルブ制御信号発生回路１
４５を備えている。

【００７９】方向切換バルブ装置１４６は、油圧シリン
ダ１１３、１１４への油を供給する方向を切り換えると
共に、油圧検出信号のレベルが安定状態となったとき
に、油圧シリンダ１２１に油を供給してブラケット１２
０を固定する。

【００８０】上記のように構成された実施の形態５の自
動クランプシステムについて以下に動作を説明する。

【００８１】初めに、作業員はレバー付きクランプ１１
０を図１１に示す状態に取り付けて、方向切換バルブ装
置１４６から油を油圧シリンダ１１３、１１４に供給さ
せる。 このとき、方向切換バルブ装置１４６は、油圧
検出信号のレベルが安定状態となったかどうかを判定
し、安定状態になったときに、油圧シリンダ１２１に油
を供給してブラケット１２０を固定する。

【００８２】そして、工作機を動作状態にしてヘッド部
の工具（図示せず）を被加工物２に当てながら加工させ
て行くと、このときの振動が振動検出装置５９によって
検出され、振動検出信号Ｙｉとして制御装置１４０の加
工状態判定手段６３に送出される。

【００８３】加工状態判定手段６３は、メモリ６１の加
工状態判定テーブル６２から振動検出信号Ｙｉに対応す
る加工状態を引き当てる。

【００８４】例えば、振動検出信号Ｙｉが振動加速度で
送出され、その振動加速度が０．８３３程度である場合
は、加工状態判定テーブル６２より、荒加工状態と判定
する。また、振動加速度が０．５１３程度である場合
は、加工状態判定テーブル６２より、仕上げ工状態と判
定する。

【００８５】そして、コード変換手段６４が荒加工を示
しているときは、実施の形態１で用いた荒加工ボタンキ
ー２４が押されたときの信号コードに変換して締付量決
定手段３０に送出する。

【００８６】また、コード変換手段６４は、加工状態判
定手段６３の判定結果を入力し、この判定結果が荒加工
を示しているときは、実施の形態１で用いた仕上げ加工
ボタンキー２５が押されたときの信号コードに変換して
締付量決定手段３０に送出する。

【００８７】例えば、荒加工であれば締付量決定手段３
０がメモリ２９の第１のトルクテーブル３３（荒加工
用）を引当て、入力された材質名Ａｉに対応する締付け
トルクｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）を選択し、この締付けトルク
ｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）をバルブ制御信号発生回路１４５に
送出する。

【００８８】バルブ制御信号発生回路１４５は、今回入
力した締め付けトルクｈｉと現在の締め付けトルクとを
比較し、今回の締付けトルクｈｉが前回（現在）の締め
付けトルクより大きい場合は、油をレバー付きクランプ
１１０に供給するような方向にバルブを明けさせる制御
信号Ｈｂ１を送出する。

【００８９】また、バルブ制御信号発生回路１４５は、
選択された締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｒｉ）と、油圧検
出センサからの油圧検出信号との差を制御信号Ｈａとし
て方向切換バルブ装置１４６に送出する。

【００９０】方向切換バルブ装置１４６は、制御信号Ｈ
ｂ１が送出されている間は、バルブを開き、かつ制御信
号Ｈａが入力している間は油をレバー付きクランプ１１
０の油圧シリンダ１１３、１１４に供給し続けて各クラ
ンプ１８を押し上げる。また、制御信号Ｈｂ３が入力
し、かつ制御信号Ｈａの入力が停止したときは、バルブ
を閉じて油圧シリンダ１１３、１１４の油室内の圧を一
定に保つようにする。

【００９１】すなわち、荒加工の締め付けトルクＲｉに
なるように圧下（強クランプ状態）し続ける。

【００９２】一方、仕上げ加工の信号コードが入力する
と、締付量決定手段３０がメモリ２９の第２のトルクテ
ーブル３４（仕上げ加工用）を引当て、入力された材質
名Ａｉに対応する締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）を選
択し、この締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）をバルブ制
御信号発生回路１４５に送出する。

【００９３】バルブ制御信号発生回路１４５は、今回入
力した締め付けトルクｈｉと前回（現在）の締め付けト
ルクとを比較し、今回の締付けトルクｈｉが前回の締め
付けトルクより小さい場合は、油をレバー付きクランプ
１１１０から排出するような方向にバルブを明けさせる
制御信号Ｈｂ２を所定時間（２分から３分程度）、方向
切換バルブ装置１４６に送出する。

【００９４】方向切換バルブ装置１４６は、制御信号Ｈ
ｂ２が入力している間は、油をレバー付きクランプ１０
の油圧シリンダ１９から排出させてリクランプ状態（２
分から３分程度）にする。

【００９５】そして、バルブ制御信号発生回路３１は、
再び押下圧信号Ｆｉを締付けトルクｈｉ（Ｐｉ）に一致
させるための制御信号Ｈａと、油をレバー付きクランプ
１０に供給するような方向にバルブを明けさせる制御信
号Ｈｂ１を方向切換バルブ装置１１に送出して、仕上げ
加工の締付けトルクＰｉでクランプさせる。従って、荒
加工時よりは軽い圧でクランプレバー１５が被加工物２
を押圧していることになる。

【００９６】次に、バルブ制御信号発生回路１４５は、
油圧検出信号と締付けトルクｈｉ（ｈｉ←Ｐｉ）が一致
すると、制御信号Ｈａの送出を停止すると共に、制御信
号Ｈｂ３を方向切換バルブ装置１４６に送出する。方向
切換バルブ装置１４６は、制御信号Ｈｂ３の入力によっ
てバルブを閉じる。従って、荒加工時よりは軽い圧で２
個のクランプレバー１１１が被加工物２を押圧し続けて
いることになる。

【００９７】材質名入力キー２６のみを操作するだけ
で、被加工物２の材質に応じた仕上げ加工の締め付け量
で自動的に締め付けが行われる。

【００９８】なお、上記実施の形態５においては、振動
検出装置、加工状況判定手段等を用いて自動的に締め付
けトルクを変えたが、実施の形態１のように操作部を設
けて荒加工ボタンキー又は仕上げ加工ボタンキーを作業
員に押下させて所望の締め付けトルクで被加工物をクラ
ンプするようにしてもよい。

【００９９】

【発明の効果】第１の本発明の自動クランプシステム
は、自動クランプシステムは 制御装置に加工形態を入
力すると、この加工形態（荒加工、仕上げ加工）に応じ
た締付け量が制御信号となって、方向切換バルブ装置に
入力する。そして、方向切換バルブ装置が被加工物をク
ランプレバーによってクランプしているクランプ装置に
対して、その締付け量となる油圧をシリンダ内に生成し
てクランプレバーを押下させる。

【０１００】このため、経験の浅い作業員であっても、
最適な締め付けトルクで締め付けできる。また、締め付
け作業に時間が係るということがない。

【０１０１】また、第２の発明の自動クランプシステム
は振動検出装置が被加工物の振動を検出し、この振動量
から現在の加工形態を自動的に判別する。そして、判別
された加工形態に対応する締付け量でクランプ装置のク
ランプレバーを被加工物に押下させる。

【０１０２】このため、仕上げ時の再締め付けを忘れる
ということがないと共に、作業員は単にクランプ装置と
振動検出装置とをテーブルに取り付けるだけで、自動的
に加工形態に応じた締め付け量で被加工物が押下され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の自動クランプシステムの概略構
成図である。

【図２】実施の形態２の自動クランプシステムの概略構
成図である。

【図３】実施の形態３の自動クランプシステムの概略構
成図である。

【図４】実施の形態３に用いるリニアモータ式油圧シリ
ンダ装置の断面図である。

【図５】リニアモータ式油圧シリンダ装置の動作を説明
する説明図である。

【図６】実施の形態４の自動クランプシステムの概略構
成図である。

【図７】振動検出装置の断面図である。

【図８】振動検出装置の他の例の断面図である。

【図９】振動子の使用例を説明する説明図である。

【図１０】実施の形態５の自動クランプシステムの使用
例を説明する説明図である。

【図１１】実施の形態５に用いるクランプ装置の断面図
である。

【図１２】連結部の詳細構成図である。

【図１３】実施の形態５の自動クランプシステムの概略
構成図である。

【図１４】従来のフライス加工を説明する説明図であ
る。

【図１５】被加工物の外観図である。

【符号の説明】

１ ヘッド ２ 被加工物 ４ 治具 １０ レバー付きクランプ １１ 方向切換バルブ装置 １２ 制御装置 １４ 保護材 ２４ 荒加工ボタンキー ２５ 仕上げ加工ボタンキー ３０ 締付量決定手段 ３１ バルブ制御信号発生回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブルに治具によって設置された被加
   工物に工作機の工具を当接させ、その工具を加工形態に
   応じた回転速度で回転させながら前記被加工物を加工さ
   せる際に、前記被加工物を前記テーブルに固定させるた
   めに用いられる自動クランプシステムであって、 前記自動クランプシステムは、 クランプレバーを有し、油圧によって前記クランプレバ
   ーを前記被加工物の押さえ方向に対して押下させるて前
   記被加工物を前記テーブルに固定するクランプ装置と、 前記クランプ装置に制御信号に基づく方向に油を供給又
   は前記クランプ装置から排出若しくは前記クランプ装置
   内の油圧を維持するようにバルブを切り換える方向切換
   バルブ装置と、 前記工具を用いたときの被加工物の加工形態を入力さ
   せ、該入力された加工形態に応じた締付け量に対応する
   制御信号を生成して前記方向切換バルブ装置に送出する
   制御装置とを有することを特徴とする自動クランプシス
   テム。
2. 【請求項２】 前記クランプ装置は、 油の供給に伴って上昇するピストンを内部に備えた油圧
   シリンダと、 前記油圧シリンダの筐体に固定された支点と、 前記支点によって支えられ、前記被加工物を押下する端
   部に保護材を備えて、前記油圧ピストンの上下動によっ
   て前記支点を中心にして回動するクランプレバーとから
   なることを特徴とする請求項１記載の自動クランプシス
   テム。
3. 【請求項３】 前記制御装置は、 荒加工キー、仕上げ加工キーを配置し、いずれかの加工
   キーが押下されると、そのキーに対応するコマンドコー
   ドを生成して送出する操作部と、 前記荒加工のコマンドコードに対応する前記クランプレ
   バーの締付け量と前記仕上げ加工のコマンドコードに対
   応する前記クランプレバーの締付け量とが記憶された締
   付け量テーブルと、 前記操作部が生成したコマンドコードに対応する前記締
   付け量を前記締付けテーブルから選択し、該選択した締
   付け量を送出する締付け量決定手段と、 前記締付け量に対応する制御信号を生成して前記方向切
   換バルブ装置に送出する制御信号発生回路とを有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の自動クランプシス
   テム。
4. 【請求項４】 前記クランプ装置に代えて、前記クラン
   プ装置同士の底部を連結部によって連結した２重クラン
   プ部と、 前記連結部をブラケットによって支持し、このブラケッ
   トを直動可能に支持するサポートと、 前記サポートに設けられ、前記方向切換バルブ装置から
   の油の供給に伴って前記ブラケットを固定する油圧シリ
   ンダとからなる２重クランプ装置とを有することを特徴
   とする請求項１、２又は３記載の自動クランプシステ
   ム。
5. 【請求項５】 前記クランプレバーに取り付けられる保
   護材内にロードセルを備え、 前記制御装置は、前記ロードセルからの押下荷重信号と
   前記選択した締付け量とが一致する制御信号を生成して
   送出することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   の自動クランプシステム。
6. 【請求項６】 前記クランプ装置及び方向切換バルブ装
   置に代えて、 下部にサーボバルブ機構と該サーボバルブ機構を前記制
   御信号に基づいて直線移動させるリニア機構とを有し、
   上部に油の排出又は供給に伴って上下動するプランジャ
   を有し、前記サーボバルブ機構の移動に伴って前記上部
   の油を排出又は供給制御するサーボプランジャと、 前記サーボプランジャの筐体に固定された支点と、 前記支点によって支えられ、前記被加工物を押下する端
   部に保護材を備えて、前記プランジャの上下動によって
   前記支点を中心にして回動するクランプレバーとからな
   るサーボプランジャ装置とを有することを特徴とする請
   求項１、２、３、４又は５記載の自動クランプシステ
   ム。
7. 【請求項７】 テーブルに治具によって設置された被加
   工物に工作機の工具を当接させ、その工具を加工形態に
   応じた回転速度で回転させながら前記被加工物を加工さ
   せる際に、前記被加工物を前記テーブルに固定させるた
   めに用いられる自動クランプシステムであって、 前記自動クランプシステムは、 前記治具又はテーブルに取り付けられて前記被加工物の
   振動を検出する振動検出装置と、 クランプレバーを有し、油圧によって前記クランプレバ
   ーを前記被加工物の押さえ方向に対して押下させて前記
   被加工物を前記テーブルに固定するクランプ装置と、 前記クランプ装置に制御信号に基づく方向に油を供給又
   は前記クランプ装置から排出若しくは前記クランプ装置
   内の油圧を維持するようにバルブを切り換える方向切換
   バルブ装置と、 前記振動検出装置からの振動量を入力し、該入力された
   振動量から加工形態に応じた締付け量に対応する制御信
   号を生成して前記方向切換バルブ装置に送出する制御装
   置とを有することを特徴とする自動クランプシステム。
8. 【請求項８】 前記制御装置は、 前記振動検出装置からの振動量に応じて前記加工の形態
   を判別する加工形態判別手段と、 前記加工形態判別手段での判別結果が前記荒加工の場合
   は、荒加工のコマンドコードを、前記仕上げ加工の場合
   は仕上げ加工のコマンドコードを生成して送出するコー
   ド変換手段と、 前記荒加工に対応する前記クランプレバーの締付け量と
   前記仕上げ加工のコマンドコードに対応する前記クラン
   プレバーの締付け量とが記憶された締付け量テーブル
   と、 前記コマンドコードに対応する前記締付け量を前記締付
   けテーブルから選択し、該選択した締付け量を送出する
   締付け量決定手段と、 前記締付け量に対応する制御信号を生成して前記方向切
   換バルブ装置に送出する制御信号発生回路とを有するこ
   とを特徴とする請求項７記載の自動クランプシステム。