JPS625740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばマシニングセンタ用の治具プ
レートに関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近時、FMS（Ｆlexible Ｍanufacturing Ｓ
ystem）が普及しつつある。このFMSの一例とし
て、複数個の自動工作機械を一列に配置し、これ
らの工作機械を各種搬送装置により連結し、これ
ら工作機械及び搬送装置を集中管理する方式が採
用されている。この方式においては、搬送装置へ
の加工物の供給は、工作機械に取付可能な治具プ
レート上の所定位置に加工物をクランプし搬送装
置に送り込むことにより行われている。ところ
で、従来、治具プレート上へ加工物をクランプし
た状態で他の場所へ移動させ作業を行う方法とし
ては、機械的クランプ法、油圧クランプ法等があ
る。このうち機械的クランプ法は、クランプ装置
を載置板にねじで固定するようになつていて、ク
ランプ装置の移載は人手を介して行つている。ま
た、クランプの自動化が困難であるため、FMS
には適合しない。他方、油圧クランプ法は、クラ
ンプ装置の配管等が加工物と干渉する欠点を有し
ている。また、クランプ機能が何らかの原因で低
下した際に異常検出する安全機能をもつていない
ので、安全性及び信頼性の点でFMSに適合しな
いものとなつていた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記事情を参酌してなされたもの
で、FMSに適合した治具プレートを提供するこ
とを目的とする。 〔発明の概要〕 治具プレートの本体部分にシリンダ部とこのシ
リンダ部に嵌合され油圧駆動されるピストン部と
を主要構成要素とし外部油圧源との接離が自在な
加圧機構を内蔵させるとともに、上記ピストン部
に着脱自在かつ加工物の寸法・形状に応じて準備
されたクランプ機構を取着し、さらにこのクラン
プ機構による加工物のクランプ状態の良否を示す
クランプ力検出機構を付設することにより、
FMSに適合するフレキシビリテイを付与したも
のである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の治具プレートを図面を参照し
て、実施例に基づいて詳述する。 第１図は、本実施例の治具プレート１の外観を
示している。この治具プレート１は、主面２ａ，
２ｂが長方形をなす金属製板体である本体３と、
この本体３に着脱自在に設けられ本体３の主面２
ａに載置された加工物４をクランプするクランプ
機構５と、このクランプ機構５にクランプ力を付
与する加圧機構５ａ（第２図参照）と、本体３に
埋設されクランプ機構５のクランプ力を検出する
クランプ力検出機構６とから構成されている。第
２図は、クランプ機構５及び加圧機構５ａの拡大
断面図である。図において、本体３の主面２ａに
は中空円柱状の昇降軸支持体７が固設されてい
る。この昇降軸支持体７の両端部７ａ，７ｂに
は、円柱状の昇降軸８が、昇降軸支持体７と同軸
かつ軸方向及び円周方向に摺動自在に支持されて
いる。また、昇降軸８の上端部には、加工物に直
接に接触して押圧する押圧腕９が取付けられてい
る。この押圧腕９と昇降軸支持体７との間には圧
縮ばね１０が介挿されている。さらに、昇降軸８
の下端部には、第３図に示すように、係止杆１１
が取付けられている。また、この係止杆１１を囲
繞するように、上端部が開口した筐体１２が装着
されている。この筐体１２の内壁と係止杆１１の
両端部により形成されている空隙部分には、球体
１３，１３が弾性体１４，１４により転動自在に
支持されている。また、係止杆１１と昇降軸支持
体７との間には、円環状の鍔部１５が設けられて
いる。しかして、昇降軸支持体７の端部７ｂ内側
には、昇降軸８をはさんだ左右対称位置に支持柱
１６ａ，１６ｂが立設されている。これら各支持
柱１６ａ，１６ｂの上端部には、それぞれ案内ピ
ン１７ａ，１７ｂが支持されている。これら各案
内ピン１７ａ，１７ｂの先端部はそれぞれ、昇降
軸８の外周面に刻設された２本の案内溝１８ａ，
１８ｂに嵌入している。これら案内溝１８ａ，１
８ｂは、昇降軸８が、軸方向に移動するととも
に、90度回転するように、昇降軸８の軸線に対し
て傾斜して設けられている。一方、本体３の主面
２ｂ側には、昇降軸８と同軸に加圧機構５ａの一
部をなすシリンダ部１９が埋設されている。この
シリンダ部１９の上方部分には、昇降軸８と同軸
の円孔２０が形成されている。また、シリンダ部
１９は、上部が開口した有底円筒状のものであつ
て、上端部側からピストン部２１が液密かつ軸方
向に摺動自在に嵌合されている。このピストン部
２１の下端部には鍔２２が形成されている。一
方、ピストン部２１の鍔２２以外の部分は、シリ
ンダ部１９の上端部に嵌着された円環状のブツシ
ユ２３に嵌合している。また、鍔２２とシリンダ
部１９の底部との間には、圧縮ばね２４が介挿さ
れている。そうして、鍔２２とブツシユ２３との
間には、本体３中に設けられた作動油管路２５よ
り供給される作動油２６が充填される円環状の空
間が形成されるようになつている。したがつて、
ピストン部２１は、その軸方向下方すなわち第２
図矢印２７ａ方向に押し下げられ、圧縮ばね２４
による矢印２７ｂ方向の付勢力と均衡するように
なつている。さらに、ピストン部２１の上端部に
は係止溝２８が設けられている。この係止溝２８
は、第３図に示すように、中央部の円孔２９と、
この円孔２９とともにＴ字状の溝を形成する互に
点対称位置に配設された２個の扇状の溝部３０
ａ，３０ｂと、これら溝部３０ａ，３０ｂに連通
する切欠３１ａ，３１ｂとからなつている。しか
して、これら切欠部３１ａ，３１ｂを通つて前記
昇降軸８の係止杆１１を溝部３０ａ，３０ｂに挿
入することができ、さらに昇降軸８をほぼ90度回
動することによりピストン部２１と昇降軸８とを
連結することができるようになつている。一方、
作動油管路２５は、他のクランプ機構５，５の作
動油管路２５，２５とともに本体３中に設けられ
た切換弁３２に接続されている（第４図参照）。
この切換弁３２は、２ポート２位置切換弁であつ
て、逆止弁３２ａが内蔵され、かつ、パイロツト
圧力として空気圧を用いて弁要素を操作し作動油
２６の流れ方向を制御するようにしている。すな
わち、作動空気は、空気源である圧縮機３３から
第１図の本体３の側面に突設されている空気圧用
カプラ３４に導入され管路３５を経て切換弁３２
に案内されるようになつている。また、本体３の
側面には、油圧用カプラ３６も並設されている。
そうして、油圧用カプラ３６に油圧源である油圧
ポンプ３７から供給された作動油２６は、作動油
管路３８を経て切換弁３２に供給される。かく
て、シリンダ部１９、ピストン部２１、圧縮ばね
２４、切換弁３２、作動油管路２５，３８、油圧
用カプラ３６、空気圧用カプラ３４、管路３５
は、加圧機構５ａを構成している。第５図は、ク
ランプ力検出機構６の断面図である。このクラン
プ力検出機構６は、本体３の下端部に埋設されか
つ下端部が開口する有底円筒状のシリンダ部３９
を有している。このシリンダ部３９には、ピスト
ン部４０が軸方向に摺動自在かつ液密に嵌合され
ている。上記シリンダ部３９の下方には、本体３
の側面に開口する陥凹部４１が形成されている。
そうして、この陥凹部４１には、ピストン部４０
の下端部に一体的に連結された連結部４２が格納
されている。この連結部４２と陥凹部４１の底部
には、圧縮ばね４３が介挿されている。しかし
て、シリンダ部３９の上端部には作動油管路２５
が接続され、この作動油管路２５を経由してシリ
ンダ部３９に供給された作動油２６によりピスト
ン部４０を下方に押し下げるようになつている。
そして、このピストン部４０は、圧縮ばね４３に
よる付勢力と油圧とが均衡する位置で静止するよ
うになつている。上記連結部４２には、本体３側
面より突出する突片４４が突設され、上記ピスト
ン部４０と圧縮ばね４３との均衡位置すなわちク
ランプ力の大きさを示すように設定されている。
なお、本体３の主面２ｂ側には、位置決め用の盲
孔４５………が穿設されている。 つぎに、本実施例の治具プレート１の作動につ
いて述べる。 まず、治具プレート１を、図示せぬ搬送ロボツ
トにより図示せぬセツテイングテーブル上に載置
されている特定の数値制御（NC）工作機械に適
合するNCプレート４６上に載置し一体的に連結
させる。すなわち、このNCプレート４６には電
磁チヤツクが埋設されこの電磁チヤツクに給電す
ることにより治具プレート１を吸着・保持させ
る。この治具プレート１の位置決めは、NCプレ
ート４６上面に突設された位置決めピン４７……
…を前記盲孔４５………に嵌入させることにより
行う。かくて、NCプレート４６と治具プレート
１とが一体化すると、再び前記搬送ロボツトによ
り加工物４を治具プレート１の所定位置に位置決
め・載置する。さらに、同様にして、加工物４の
寸法に適合したクランプ機構５を図示せぬ格納場
所から治具プレート１上にまで搬送する。つぎ
に、これらを矢印２７ａ方向に下降させ昇降軸８
下端部の係止杆１１を係止溝２８の切欠３１ａ，
３１ｂに挿入する。しかして、昇降軸８側を第３
図矢印４８方向に回動させることにより、昇降軸
８とピストン部２１とは連結する。このとき、圧
縮ばね１０の付勢力により、昇降軸支持体７は、
主面２ａに押圧・固定されるとともに、係止杆１
１の両端部に配設されている球体１３，１３は、
係止溝２８の内面に接触する。またこのとき、押
圧腕９の長手方向は、第２図紙面垂直方向位置に
あるように設定されている。つぎに、油圧ポンプ
３７に接続された給油ヘツドが自動的に油圧用カ
プラ３６に嵌合・装着される。同時に、圧縮ポン
プ３３に接続された給気ヘツドが自動的に空気圧
用カプラ３４に嵌合・装着される。ついで、この
空気圧用カプラ３４を介して切換弁３２に空気を
供給しパイロツト圧力を導入する。すると、切換
弁３２の弁位置が切換わり、作動油管路３８と作
動油管路２５とが連通し、油圧が、ピストン部２
１にかかり、矢印２７ａ方向に下降する（このと
き、逆止弁３２ａにより作動油２６の油圧源３７
側への逆流は阻止される。）。これにともない、ピ
ストン部２１の係止溝２８に係合している係止杆
１１により、昇降軸８も矢印２７ａ方向に下降す
る。かくて、昇降軸８は下降にともない、案内ピ
ン１７ａ，１７ｂにより案内溝１８ａ，１８ｂに
沿つて案内され、90度回動する。すなわち、昇降
軸８は、90度だけ螺旋運動し、押圧腕９は、加工
物４の上面に当接する。このとき、係止杆１１と
ピストン部２１の上端部は密接しているが、密接
部分に球体１３，１３が介在しているので、昇降
軸８の回動は円滑に行われる。しかして、昇降軸
８は90度回動したのちも作動油２６による油圧と
圧縮ばね２４の付勢力とが均衡するまで下降し、
これにともない加工物４は、さらに大きなクラン
プ力でクランプされる。かくて、加工物４のクラ
ンプが完了すると、切換弁３２への空気圧用カプ
ラ３４からの空気の供給を停止する。すると、作
動油管路２５と作動油管路３８との連通が閉止さ
れ、作動油管路２５側にては、一定の油圧レベル
に保持される。つぎに、前記給油ヘツド及び前記
給気ヘツドを治具プレート１より離脱させる。か
くて、クランプ機構５により加工物４をクランプ
した状態のNCプレート４６と一体になつた治具
プレート１を、例えば無人車にてマシニングセン
タなどのNC工作機械４９のNCテーブル５０に載
置・固定し、所定の機械加工を行う。ところで、
このNCテーブル５０の側部からは、Ｌ字状の支
持体５１が突設されている。そうして、この支持
体５１の内側には、リミツトスイツチ５２がクラ
ンプ力検出機構と対向するように取着されてい
る。もし、作動油管路２５内の油圧が不十分な場
合、つまり加工物４のクランプ力が不足している
場合は、圧縮ばね４３の付勢力の方が油圧より大
きくなるので、クランプ力が正常なときの突片４
４の静止位置より上方で突片４４が静止する。そ
こで、クランプ力の許容限位置にリミツトスイツ
チ５２を設置しておけば突片４４がリミツトスイ
ツチ５２に接触し、クランプ力が不足であるとい
う異常検出信号をリミツトスイツチ５２から得る
ことができる。したがつて、治具プレート１の加
工物４のクランプ力が加工前又は加工中に何らか
の原因で低下しても、クランプ力検出機構６の突
片４４のリミツトスイツチ５２への接触によりク
ランプ力の異常低下を自動的に検出できるので、
作業がすこぶる安全なものとなる。しかして、加
工物４の加工が完了すると、NCテーブル５０か
らNCプレート４６と一体になつた治具プレート
１を再びセツテイングテーブル上に戻す。そうし
て、前記給油ヘツド及び給気ヘツドを、それぞれ
油圧用カプラ３６及び空気圧用カプラ３４に装着
し、空気圧用カプラ３４から切換弁３２に空気を
供給してパイロツト圧力を導入する。これによ
り、作動油管３８と作動油管路２５とを連通さ
せ、作動油管路２５内の油圧を減少させる。する
と、ピストン部２１は、圧縮ばね２４による付勢
力により矢印２７ｂ方向に上昇し原位置に復帰す
る。一方、昇降軸８は、圧縮ばね１０の付勢力に
よりピストン部２１に追従して上昇する。つぎ
に、搬送ロボツトにより昇降軸８側を矢印４８と
反対方向に回動したのち矢印２７ｂ方向に上昇さ
せ、クランプ機構５を本体３より離脱させ元の格
納場所に戻す。さらに、アンクランプ状態にある
加工物４を搬送ロボツトにより格納倉庫に格納す
る。そうして、再び治具プレート１上に加工前の
新たな加工物４を載置するとともに、この加工物
の寸法に適合したクランプ機構５を装着し、上述
したと同様の手順でNC加工を行う。なお、上述
の説明においては、治具プレート１上に加工物４
とクランプ機構５とをそれぞれ１個ずつ載置する
場合を例示しているが、これに限定することな
く、複数個の加工物４………を各別に対応したク
ランプ機構５………によりクランプするようにし
てもよい。以上のように、本実施例の治具プレー
ト１は、加工物４の寸法・形状に応じた任意数の
クランプ機構５を本体３に着脱自在に装着するよ
うにし、かつクランプ機構５へのクランプ力の付
与を、本体３内部に設けられ外部の油圧源からは
切り離し自在な加圧機構５ａにより行うようにし
たものである。したがつて、クランプ力を保持し
た状態で、治具プレート１及び加工物４を搬送、
加工、収納することが可能となり、特に前記
FMSにおける段取・ローデイングステーシヨ
ン、格納倉庫における自動化が容易になる。さら
に、クランプ力検出機構を設置しているので、加
工前あるには加工中にクランプ力の低下が発生し
た場合、加工を中断、調査、再クランプすること
が可能となり、工作機械の稼動率（事故によるダ
ウンタイムの減少）、歩留及び安全性が向上する
とともに、工具等のランニングコストの低減にも
寄与する。さらに、本実施例の治具プレート１
は、本体内部にシリンダ部１９とピストン部２１
との組合せからなる油圧駆動の加圧機構５ａを設
け、上記ピストン部２１にクランプされる加工物
に応じたクランプ機構５を係合するようにしてい
るので、専用の治具プレートが不要になる。ま
た、上記シリンダ部１９を１個の治具プレート１
に複数個設置すれば、複数個の加工物４………の
同時クランプも容易に行うことができる。さら
に、加圧機構５ａは、本体３中に内蔵される構成
となつているので、治具プレート１上面において
他の物体との干渉がなくなり、自動化を助長す
る。 なお、上記実施例においては、油圧の調整は、
油圧用カプラ３６を介して油圧ポンプ３７より作
動油２６を直接に作動油管路３８に供給すること
により行つているがこの方式に限定されるもので
はない。たとえば、第６図に示すように、治具プ
レート１の側面に作動油管路３８に接続された受
圧シリンダ部５５を埋設し、この受圧シリンダ部
５５に受圧ピストン部５６を摺動自在かつ液密に
嵌合させる。そうして、受圧ピストン部５６に受
圧軸５７を同軸に連結させ、この受圧軸５７の先
端部を治具プレート１の側面から突設させる。こ
の受圧軸５７は、加工物のクランプ時において、
油圧モータ３５に接合されたシリンダ部５８に摺
動自在かつ液密に嵌合されたピストン部５９に同
軸に連結された押圧軸６０に同軸的に対向配置さ
れる。一方、治具プレート１の側面にはジヤツク
６１が埋設され、このジヤツク６１に外部のプラ
グ６２が挿入され、このプラグ６２を介して切換
弁３２′の電磁コイルに給電が行われる。する
と、作動油管路２５及び作動油管路３８が連通す
る。つぎに、油圧モータ３５を起動し、押圧軸６
０により受圧軸５７を押圧すると、作動油管路２
５に所要の油圧が伝達され、加工物をクランプす
ることができる。この状態でプラグ６２からの給
電を停止すれば、油圧は保持され、加工物のクラ
ンプを継続することができる。加工物のクランプ
を解除する場合は、再びプラグ６２から切換弁３
２′の電磁コイル６３に給電すればよい。かく
て、第６図に示すような加圧機構を用いた場合、
油のリークがほとんどないので、クランプ力を確
実に長期間維持させることができる利点を有す
る。この場合、流路の切換は電磁操作弁により行
つているが、第４図に示すように、空気圧によつ
てもよい。逆に、第２図における切換弁３２の操
作を電磁操作により行つてもよい。さらに、上記
実施例において、クランプ力の検出は、突片４４
のリミツトスイツチへの接触により行つている
が、突片４４の先端に磁性体を取付け、突片４４
の位置を磁気センサにより非接触的に検出するよ
うにしてもよい。同様に光電スイツチを利用し
て、突片４４位置を非接触的に検出してもよい。
さらにまた、クランプ力の検出は、上記実施例に
おいては、NCテーブル上において行つている
が、前記セツテイングテーブル上において行つて
もよい。この場合、２個の位置検出器をアンロー
デイング位置に対応する上限位置に、ローデイン
グ位置に対応する下限位置に設置しておけば、ロ
ーデイング完了及びアンローデイング完了を自動
的に検知することができる。さらに、本発明の治
具プレートは、上記実施例のようにマシニングセ
ンタ用の治具のみならず、専用加工機（例えば、
パレツト搬送タイプ）の治具にも適用することが
できる。さらにまた、切換弁３２，３２′の代り
に、油圧又は空気圧により流れを阻止したり解放
したりすることのできる方向制御弁の一種である
いわゆるパイロツト操作逆止め弁を用いてもよ
い。 〔発明の効果〕 以上のように、本発明の治具プレートは、油圧
駆動される加圧機構に加工物の寸法・形状に応じ
たクランプ機構を着脱自在に取着する構成とした
ので、すこぶる汎用性が高く、多種中少量生産に
適合している。また、加圧機構は、油圧源に対し
て容易に接続・分離可能となり、かつクランプ力
を一定に維持できる構造としたので、FMSなど
のような一貫した生産システムの実現を容易化す
る。また、クランプ力検出機構を有していること
により、クランプ異常を迅速に自動検出すること
が可能となるので、生産合理化と作業の安全に寄
与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の治具プレートの全
体構成を示す図、第２図は第１図の治具プレート
のクランプ機構及び加圧機構の要部拡大断面図、
第３図は第２図におけるＡ−A′線に沿う矢視断
面図、第４図は第１図の治具プレートの加圧機構
の油圧回路系統図、第５図は同じくクランプ力検
出機構の要部断面図、第６図は本発明の他の実施
例における加圧機構の油圧回路系統図である。 １：治具プレート、３：本体、４：加工物、
５：クランプ機構、５ａ：加圧機構、６：クラン
プ力検出機構、８：昇降軸、９：押圧腕、１９：
シリンダ部、２１：ピストン部、２５，３８：作
動油管路、２６：作動油、３６：油圧用カプラ、
３７：油圧ポンプ、３９：シリンダ部、４０：ピ
ストン部、４３：圧縮ばね（弾性体）、４４：突
片（油圧検出子）、５５：受圧シリンダ部、５
６：受圧ピストン部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記構成を具備することを特徴とする治具プ
   レート。 (イ) 加工物を載置する載置面が形成され且つ独立
   して搬送自在に設けられた板状の本体。 (ロ) 上記本体に埋設されたシリンダ部と、このシ
   リンダ部により上記載置面にほぼ直交する方向
   に進退自在に保持されたピストン部と、上記本
   体中に配設され上記シリンダ部に作動油を供給
   して上記ピストン部を駆動する作動油管路と、
   この作動油管路に接続され上記作動油管路内に
   発生している作動油圧を保持する制御弁とを有
   する加圧機構。 (ハ) 下端部が上記ピストン部に着脱自在且つ追動
   自在に連結され且つ軸線方向が上記載置面に直
   交する昇降軸と、この昇降軸の上端部に取付け
   られた押圧腕とを有し、上記昇降軸の昇降とと
   もに上記押圧腕を円筒カム機構により正逆方向
   に旋回させて上記載置面に載置された加工物の
   クランプ及びこのクランプの解除を行うクラン
   プ機構。 (ニ) 上記作動油管路に接続され且つ上記シリンダ
   部に供給される作動油の圧力を表示する油圧検
   出子を有するクランプ力検出機構。 (ホ) 上記本体に埋設され且つ上記作動油管路に接
   続された受圧シリンダ部と、この受圧シリンダ
   部に軸方向に進退自在に嵌入された受圧ピスト
   ン部と、この受圧ピストン部に同軸に連結され
   且つ先端部が上記本体から露出する受圧軸とを
   有し、上記受圧軸を外力により押圧することに
   より上記作動油管路内に上記作動油圧を発生さ
   せる作動油圧発生機構。