(57)【要約】【課題】ワークを安定して支持する。【解決手段】ワークＷを支持する複数枚の支持プレート１１０，１２０と、支持プレート１１０，１２０をワークＷの方向に付勢する付勢手段１４と、支持プレート１１０，１２０を板厚方向に挟んで固定する固定手段１５，１６と、固定手段１５，１６を作動解除する固定切換手段１８，２０，２２とを備える。【選択図】図２
2011125960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するワーク支持装置において、
ワークの支持表面に面して並設された複数枚の支持プレートと、
前記支持プレートを前記ワークの支持表面に進退可能に付勢する付勢手段と、
前記支持プレートを進退可能な状態と固定状態に切り換え可能な固定手段と、を具備することを特徴としたワーク支持装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク支持装置において、
前記固定手段は、前記複数枚の支持プレートを板厚方向に同時に挟み込んで固定するワーク支持装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワーク支持装置において、
前記固定手段を作動および解除するアクチュエータを有した固定切換手段を更に具備したワーク支持装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワーク支持装置において、
前記固定手段は、前記複数枚の支持プレートを貫通するボルトと、このボルトに螺合して前記複数枚の支持プレートを固定するナットとを有し、
前記固定切換手段は、シリンダ部材と、このシリンダ部材の伸縮動作を回転動作に転換してナットに伝達するリンク機構とを有するワーク支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等にワークを支持するワーク支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のワーク支持装置として、従来、上下方向にスライドする上方把持アームの把持面に、多数枚の把持駒を自重によって出没可能に並設するとともに、この上方把持アームに対向して上下方向に回動する下方把持アームの把持面に、多数枚の把持駒を弾性体によって出没可能に並設し、上方把持アームと下方把持アームとによりワークを把持するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、弾性体を介してワークを支持するため、ワーク支持部の十分な支持剛性が得られず、ワーク加工時に振動（びびり振動等）が発生し、加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ワークを支持するワーク支持装置において、ワークの支持表面に面して並設された複数枚の支持プレートと、支持プレートをワークの支持表面に進退可能に付勢する付勢手段と、支持プレートを進退可能な状態と固定状態に切り換え可能な固定手段と、を具備することを特徴する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、固定手段があることによって、複数の支持プレートがワーク支持面にならって当接した状態のまま本体に固定されるので、ワークを加工したとき、切削抵抗によるワークの変形を防止したり、びびり振動を抑制したりでき、ワークを精度よく加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係るワーク支持装置が適用される工作機械の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るワーク支持装置の全体構成を示す平面図である。
【図３】図２の要部構成を示す斜視図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るワーク支持装置の動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るワーク支持制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６の制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図７を参照して、本発明によるワーク支持装置の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るワーク支持装置が適用される工作機械の概略構成を示す図であり、一例として立形のマシニングセンタを示している。
【０００９】
ベッド１上にコラム２が立設され、コラム２に主軸頭３が上下方向（Ｚ方向）に昇降可能に支持されている。主軸頭３には下向きに工具４が取り付けられている。ベッド１上には水平方向（Ｙ方向）にスライド可能にサドル５が支持され、サドル５上にはＹ方向と直交する水平方向（Ｘ方向）にスライド可能にテーブル６が支持されている。テーブル６には固定治具７が取り付けられ、固定治具７にワークＷが支持されている。この構成により、工具４と固定治具７に支持されたワークＷとは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に相対移動し、ワークＷが加工される。
【００１０】
図２は、固定治具７の平面図である。固定治具７は、ワークＷが載置される着座面８と、着座面８にワークＷを押圧してクランプするクランパー９と、クランプされたワークＷの加工部位近傍を支持するワーク支持装置１０とを有する。ここでは、コネクティングロッドをワークＷとしており、コネクティングロッドのロッド部Ｗ０がＸ方向に配置されている。コネクティングロッドは、ロッド部Ｗ０の両端にそれぞれ半円筒形の大径端部Ｗａと円筒形の小径端部Ｗｂとを有し、大径端部ＷａのＸＹ平面上端面Ｗ１および円弧状内周面Ｗ２と、小径端部ＷｂのＸＹ平面上端面Ｗ３および円弧状内周面Ｗ４とがそれぞれ工具４により加工される。
【００１１】
ワークＷの大径端部Ｗａ側にはＹ方向両側に一対のクランパー９が設けられ、小径端部Ｗｂ側にはＹ方向片側に単一のクランパー９が設けられている。各クランパー９は、不図示の油圧シリンダ（クランプシリンダ）により紙面垂直方向（Ｚ方向）に昇降する。図２は、各クランパー９が下降したクランプ状態を示している。この状態ではクランパー９は、ワークＷのロッド部Ｗ０を着座面８に押し当てて固定している。クランパー９の上昇時には、各クランパー９は、回転軸９ａを支点にして矢印方向に回転しながら上昇する。このため、非クランプ状態では、各クランパー９はワークＷの外側に退避し、ワークＷの鉛直上方空間が開放される。
【００１２】
上述のようにクランパー９によりワークＷをクランプすれば、ワークＷを着座面８に固定することができる。しかし、ロッド部Ｗ０をクランプしただけでは、加工部位近傍を支持するワーク支持部の支持剛性が不足し、ワーク加工時にびびり振動等が発生して、ワークＷの加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。この点を考慮し、本実施の形態では、ワーク支持装置１０を以下のように構成する。
【００１３】
ワーク支持装置１０は、ワークＷの大径端部Ｗａを挟むように大径端部ＷａのＹ方向両側に配設された一対のプレート群１２と、小径端部Ｗｂを挟むように小径端部ＷｂのＹ方向両側に配設された一対のプレート群１１とを有する。各プレート群１１はＸ方向に並設された４枚のプレート１１０により構成され、各プレート群１２はＸ方向に並設された３枚のプレート１２０により構成される。各プレート１１０，１２０は、それぞれホルダー１３に収容されている。
【００１４】
図３は、小径端部Ｗｂ側におけるワーク支持部の構成を示す斜視図であり、主にホルダー１３およびプレート群１１を示している。ホルダー１３は、Ｘ方向に離間した一対の側壁１３ａを有し、側壁１３ａの間にプレート１１０が収容されている。各プレート１１０の基端面とホルダー１３との間には、それぞれコイルばね１４が介装されている。各プレート１１０は、コイルばね１４によりワーク側に付勢され、各プレート１１０の先端部１１１がワーク表面に当接している。
【００１５】
プレート先端部１１１はワークＷの表面形状に合わせて円弧状に形成されている。さらにプレート先端部１１１の中央に逃げ溝１１２が形成され、各プレート１１０はそれぞれ逃げ溝１１２を挟んだ２つのプレート先端部１１１でワーク表面に当接している。なお、大径端部Ｗａ側におけるワーク支持部の構成も小径端部Ｗｂ側と同様であるため、大径端部Ｗａについては説明を省略する。
【００１６】
図４は、本実施の形態に係るワーク支持装置１０の要部構成を示す断面図（図２のIV−IV線断面図）である。なお、図は小径端部Ｗｂ側における構成を示しているが、大径端部Ｗａ側も同様に構成されるため、大径端部Ｗａ側については説明を省略する。
【００１７】
各プレート１１０の中央部には貫通孔１１３が穿設され、これら貫通孔１１３にはホルダー１３の側壁１３ａを貫通してＸ方向にボルト１５が挿通されている。ボルト１５の頭部１５ａには、図３に示すように平坦面が設けられている。平坦面はホルダー１３の段差部１３ｂに当接し、周り止めとして機能している。
【００１８】
図４に示すように、ボルト１５の端部にはナット１６が螺合している。ナット１６を締め付けると、側壁１３ａを介して各プレート１１０に圧接力が付加される。これによりプレート表面に摩擦力が作用してプレート１１０が固定され、ロック状態となる。一方、ナット１６を緩めると、圧接力が解放されてアンロック状態となる。アンロック状態では、プレート１１０は、コイルばね１４により弾性支持され、ボルト１５と貫通孔１１３との隙間１７の分だけ、隣接する他のプレート１１０との接触面内（ＹＺ面内）で摺動可能となる。
【００１９】
側壁１３ａの外側には、側壁１３ａに隣接して、側壁１３ａに対し回転可能にレバー１８が設けられ、レバー１８にナット１６が一体に固定されている。レバー１８のアーム部１８ａには、リンク２０の一端部がピン１９を介して回転可能に連結されている。図２に示すようにリンク２０の他端部は、油圧シリンダ（ロックシリンダ）２２のシリンダロッド２２ａの先端部にピン２１を介して回転可能に連結されている。図示は省略するが、ロックシリンダ２２の本体は固定治具７に固定され、シリンダロッド２２ａは治具７上をＹ方向に伸縮可能である。
【００２０】
以上のように構成されたワーク支持装置１０の主要な動作を説明する。ロックシリンダ２２の縮退時には、図５（ａ）に示すように、各リンク２０がワークＷから離間する方向に引っ張られ、ナット１６はレバー１８と一体に図のＡ方向に回転する。これによりナット１６が緩み、各プレート１１０はボルト１５と貫通孔１１３との隙間１７の分だけＹＺ面内を移動可能となる（アンロック状態）。このとき、プレート１１０はコイルばね１４により弾性支持されてワーク側に付勢され、プレート先端部１１１がワーク表面の形状にならって当接したワーク支持位置に位置する。
【００２１】
この状態からロックシリンダ２２を伸張すると、図５（ｂ）に示すように、各リンク２０がワークＷに接近する方向に押し込まれ、ナット１６はレバー１８と一体に図のＢ方向に回転する。これによりナット１６がボルト１５に締め込まれ、ホルダー１３の内側のプレート１１０に圧接力が付加されて、プレート１１０が摩擦力によって固定される（ロック状態）。このため、ワーク支持部の支持剛性が高まり、すなわち、ワークＷの小径端部Ｗｂが切削抵抗によって変形されそうになっても、プレート１１０が小径端部の両側面に当接しているので変形が阻止され、加工時のワークのたわみやびびり振動を抑えることができ、ワークＷを精度よく加工することができる。
【００２２】
本実施の形態では、ロックシリンダ２２をワーク支持制御装置によって自動的に駆動する。図６は、ワーク支持制御装置の構成を示すブロック図である。支持コントローラ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。
【００２３】
支持コントローラ３０には、ワークセット指令等を入力する入力装置３１と、クランプシリンダの動作位置を検出する近接スイッチ３２と、ロックシリンダ２２の動作位置を検出する近接スイッチ３３からの信号が入力される。さらに、支持コントローラ３０には、ワーク搬送用ロボットを制御するロボット制御装置からロボット位置信号が入力されるとともに、ワーク加工用の制御装置からワークＷの加工完了信号が入力される。支持コントローラ３０は、これらの入力信号に基づき以下のような処理を実行し、各クランプシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３４と、各ロックシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３５と、表示装置３６とにそれぞれ制御信号を出力する。
【００２４】
図７は、支持コントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば入力装置３１を介してワークセット指令が入力されると開始される。このワークセット指令はロボット制御装置にも入力され、ワークセット指令が入力されるとロボット制御装置はロボットを制御し、コイルばね１４のばね力に抗して各プレート１１０，１２０をＹ方向に押し拡げ、ワークＷを固定治具７の載置８台上にセットする。
【００２５】
ステップＳ１では、ロボット位置信号に基づきワークＷのセットが完了したか否かを判定する。ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、クランプシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３４に制御信号（クランプ信号）を出力する。これにより、クランパー９が回転しながら下降し、ワークＷが把持される。ステップＳ３では、近接スイッチ３２からの信号に基づきクランプシリンダが所定量動作したか否か、すなわちクランプが完了したか否かを判定する。ステップＳ３が否定されるとステップＳ２に戻り、肯定されるとステップＳ４に進む。
【００２６】
ステップＳ４では、ロックシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３５に制御信号（ロック信号）を出力する。これによりロックシリンダ２２が伸張し、プレート１１０，１２０がロックされる。ステップＳ５では、近接スイッチ３３からの信号に基づきロックシリンダ２２が所定量動作したか否か、すなわちプレート１１０，１２０のロックが完了したか否かを判定する。ステップＳ５が否定されるとステップＳ４に戻り、肯定されるとステップＳ６に進む。
【００２７】
ステップＳ６では、表示装置３６に制御信号（プレートロック完了信号）を出力する。これによりプレートロックが完了した旨が表示装置３６に表示される。このプレートロック完了信号はワーク加工用の制御装置にも出力され、これにより工具４を用いたワークＷの加工動作が開始される。ステップＳ７では、ワーク加工用の制御装置からワーク加工完了信号が入力されたか否かを判定する。
【００２８】
ステップＳ７が完了するとステップＳ８に進み、ロックシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３５に制御信号（アンロック信号）を出力する。これによりロックシリンダ２２が縮退し、プレート１１０，１２０のロックが解除される。次いで、ステップＳ９で、クランプシリンダ制御用の電磁切換弁のソレノイド３４に制御信号（アンクランプ信号）を出力する。これによりクランパー９が図の矢印方向に回転しながら上昇し、ワークＷが解放される。
【００２９】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ワークＷの大径端部Ｗａおよび小径端部Ｗｂに面して複数枚のプレート１１０，１２０を並設し、各プレート１１０，１２０をコイルばね１４によりワーク表面に付勢するとともに、ロックシリンダ２２の伸張によりプレート１１０，１２０を固定し、ロックシリンダ２２の縮退によりプレート１１０，１２０の固定を解除するようにした。これにより各プレート１１０，１２０をワーク支持位置に容易に位置決めすることができるとともに、ワークＷの加工部位近傍におけるワーク支持部の支持剛性が高まり、ワークＷを安定して支持することができ、ワークＷの加工精度を向上できる。
【００３０】
（２）プレート中央の貫通孔１１３にボルト１５を挿通するとともに、ロックシリンダ２２の駆動によりナット１６を回転させ、ボルト１５にナット１６を締結するようにしたので、複数枚のプレート１１０，１２０を板厚方向に同時に挟み込んで固定することができ、プレート１１０，１２０の固定が容易である。
（３）ロックシリンダ２２の伸縮によりプレート１１０，１２０をロック状態およびアンロック状態とするので、プレート１１０，１２０のロックおよびアンロックを自動で行うことが可能となる。
（４）ロックシリンダ２２の伸縮動作を、リンク２０を介してナット１６の回転動作に転換するので、モータを用いることなくロックシリンダ２２によりナット１６を回転させることができる。
（５）各プレート１１０，１２０をボルト１５により連結するようにしたので、各プレート１１０，１２０はボルト１５と貫通孔１１３との隙間１７の分だけ、隣接する他のプレート１１０，１２０との接触面内を摺動可能であり、ワーク形状にばらつきがあっても、各プレート１１０，１２０の先端部をワーク表面に当接させることができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、ワークＷの大径端部Ｗａおよび小径端部Ｗｂの外周を支持表面として、この支持表面に面して複数枚のプレート１１０，１２０を並設したが、支持プレートの形状や枚数は上述したものに限らない。コイルばね１４によりプレート１１０，１２０をワーク表面に付勢するようにしたが、板ばね等、他の付勢手段を用いてもよい。プレート１１０，１２０を貫通したボルト１５にナット１６を締結することによりプレート１１０，１２０を固定したが、ボルトとナットの組合わせを逆にしたり、他の固定手段を用いてもよい。
【００３２】
ロックシリンダ２２の駆動によりナット１６を締結およびナット１６を緩めて、固定手段を作動および解除するようにしたが、固定切換手段の構成はこれに限らない。ロックシリンダ２２の代わりに空圧シリンダやモータ等、他のアクチュエータを用いてもよい。ロックシリンダ２２の伸縮動作をリンク２０を介してナット１６の回転動作に転換したが、リンク機構を介さずにアクチュエータにより直接プレート１１０，１２０を固定するようにしてもよい。ロックシリンダ２２の駆動を自動で行うようにしたが、手動で行うようにしてもよい。すなわちオペレータがロック指令を入力すると、ロックシリンダ２２を伸張し、アンロック指令を入力するとロックシリンダ２２を縮退するようにしてもよい。
【００３３】
以上では、立形マシニングセンタにワーク支持装置１０を適用した例を説明したが、横形マシニングセンタや他の工作機械にも本発明によるワーク支持装置を同様に適用可能である。また、高い支持剛性を必要とする他の機械（例えば材料試験機や各種計測器等）にも同様に適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のワーク支持装置に限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１４    コイルばね
１５    ボルト
１６    ナット
１８    レバー
２０    リンク
２２    ロックシリンダ
１１０，１２０    プレート
【図１】
2011125960.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011125960.tif 000005
【図４】
2011125960.tif 000006
【図５】
2011125960.tif 000007
【図６】
2011125960.tif 000008
【図７】
2011125960.tif 000009