(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークを押圧する付勢部材が配設されるアーム部材に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークを良好にクランプする。【解決手段】クランプ装置１は、テーブル２に回転自在に配設され、ワークＷを載置する載置台３と、テーブル２に沿う平面上の載置台３とは異なる位置に配設される駆動手段５と、駆動手段５の付勢力によってワークＷを押圧する付勢部材６と、駆動手段５の付勢力を付勢部材６に伝達するクランプアーム１３と、付勢部材６を揺動かつ回転自在に、クランプアーム１３に配設する支持部材７とを備えている。【選択図】図３
2015182149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルに回転自在に配設され、ワークをセットするセット台と、
前記テーブルに沿う平面上の前記セット台とは異なる位置に配設される駆動手段と、
前記駆動手段の付勢力によって前記ワークを押圧する付勢部材と、
前記駆動手段の付勢力を前記付勢部材に伝達するアーム部材と、
前記付勢部材を揺動かつ回転自在に、前記アーム部材に配設する支持部材と、
を備えるクランプ装置。
【請求項２】
前記支持部材が、
前記付勢部材を支持する球面座と、
前記球面座と球面接触して該球面座を揺動自在に支持する球面座支持体と、
前記付勢部材を回転自在に軸支する軸受と、を備える請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項３】
前記支持部材が、
前記付勢部材を支持する球面座と、
前記球面座と球面接触して該球面座を揺動自在に支持する球面座支持体と、
前記セット台の中心軸と同軸に配置され、前記付勢部材を回転自在に軸支するラジアル軸受およびスラスト軸受と、
前記球面座支持体に配設され、前記球面座を前記球面座支持体に向かって付勢する弾性部材と、を備える請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項４】
前記駆動手段が、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に摺動するピストンと、前記ピストンに軸方向に連結され、先端側に前記アーム部材が固定されるピストン軸と、前記ピストンが前記シリンダ内を軸方向に摺動する際に前記ピストン軸を回転させるカム機構と、を備え、
前記カム機構が、前記シリンダの内周面および前記ピストン軸の外周面の一方に設けられる溝と、前記シリンダの内周面および前記ピストン軸の外周面の他方に設けられ、前記溝内に係合される係合部と、を有する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のクランプ装置。
【請求項５】
前記付勢部材および前記セット台の少なくとも一方に配設され、前記ワークに設けられる孔または凸部と嵌合する位置決め手段を備える請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のクランプ装置。
【請求項６】
前記位置決め手段が、前記セット台に設けられ、前記ワークに形成される貫通孔に嵌挿する位置決め軸と、前記付勢部材に設けられ、前記位置決め軸の先端部が嵌合する位置決め孔と、を有する請求項５に記載のクランプ装置。
【請求項７】
ワークを回転自在なセット台にセットするステップと、
揺動かつ回転自在に配設された付勢部材を、前記ワークに押圧するステップと、を含み、
前記付勢部材の中心軸と前記セット台の中心軸とを同軸に保ちながら前記付勢部材と前記セット台との間に前記ワークを挟持するクランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等のテーブルに回転自在に配設されたセット台上にセットされるワークをクランプするクランプ装置およびクランプ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品（ワーク）を工作機械で加工する際に、加工の効率を向上させるために、クランプ装置が用いられている。例えば、インペラ等のワークを工作機械においてクランプする際には、ワークの回転時に治具クランパが工具や主軸等に干渉するのを避けるため、ワークの底部をチャックでクランプする方法や、ワークの中心をボルト等で上から押さえてクランプする方法等が採用されていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、工具を保持するための工具ホルダと、ワークを載置するためのワーク支持台と、ワークを強固に保持するためのワーク保持部と、回転軸線の周りでワークを回転させるための駆動手段とを有し、ワークの支持台に配置した突起でワークを固定した状態で反対側から押圧力を加えることによってワークをクランプする装置が開示されている（請求項１、段落０００２参照）。
【０００４】
また、特許文献２には、往復機構が水平方向に往復動すると、平カム機構によって直進シャフトがクランパケース体内を上下方向に往復動し、この直進シャフトの上下動により、回動シャフトが円筒カム用ピンが円筒カム溝にガイドされて回動することで、クランプ機構を備えたアーム部材が適宜に回動および上下動され、これによってワークをクランプする装置が開示されている（段落００１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１１−５１３０７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３４５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記した特許文献に記載の装置では、駆動手段の中心軸と該駆動手段の付勢力によってワークを押圧する付勢部材（クランパ）の中心軸とが同軸上になく、駆動手段の付勢力を付勢部材に伝達するために、クランプアーム等のアーム部材が用いられる。
【０００７】
しかし、アーム部材を用いる場合には、アーム部材に配設された付勢部材でワークを押圧してクランプするため、アーム部材が撓んだり、クランプ装置全体に傾きが生じてアーム部材が傾斜したりする。したがって、付勢部材が傾斜した状態でワークを押圧してクランプすることとなる。
【０００８】
そして、付勢部材がワークに対して傾斜した状態で加工が行われると、クランプの摩擦力によるトルクが加工負荷によるトルクに負けてしまって、加工時にワークが回転方向に滑り、クランプ力が低減されてしまうおそれがある。また、クランプ力が偏荷重になるため、ワークや、ワークの載置台、軸受等の装置に損傷を与えるおそれがある。さらに、付勢部材の中心軸とワークの中心軸とがずれることとなる結果、付勢部材の回転追従性が低下するとともに、そのままワークの載置台を回転させると該載置台の中心軸が振られてしまい、ワークの回転精度、ひいては、加工精度が低下してしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、ワークを押圧する付勢部材が配設されるアーム部材に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークを良好にクランプすることができるクランプ装置およびクランプ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した目的を達成するために、本発明に係るクランプ装置は、テーブルに回転自在に配設され、ワークをセットするセット台と、前記テーブルに沿う平面上の前記セット台とは異なる位置に配設される駆動手段と、前記駆動手段の付勢力によって前記ワークを押圧する付勢部材と、前記駆動手段の付勢力を前記付勢部材に伝達するアーム部材と、前記付勢部材を揺動かつ回転自在に、前記アーム部材に配設する支持部材と、を備える。
【００１１】
この発明によれば、付勢部材が揺動かつ回転自在にアーム部材に配設されているため、アーム部材の撓みや傾斜に対して、付勢部材はワークに対する姿勢を良好に保つことができ、ワークに対する適切な押圧状態を維持できる。
したがって、加工時にワークが回転方向に滑ることがなく、クランプ力が確保される。また、クランプ力が円周方向に沿ってより均一になるため、ワークや、ワークのセット台、軸受等の装置に損傷を与えることもない。さらに、付勢部材の中心軸とワークの中心軸とのずれが抑えられるため、付勢部材の回転追従性が保たれるとともに、ワークをセットするセット台の中心軸が振られることがなく、ワークの回転精度、ひいては、加工精度を適切に確保できる。
すなわち、ワークを押圧する付勢部材が配設されるアーム部材に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークを良好にクランプすることができるクランプ装置を提供できる。
【００１２】
また、本発明は、前記支持部材が、前記付勢部材を支持する球面座と、前記球面座と球面接触して該球面座を揺動自在に支持する球面座支持体と、前記付勢部材を回転自在に軸支する軸受と、を備える。
【００１３】
このような構成によれば、球面座、球面座支持体、および軸受を備えることによって、アーム部材の撓みや傾斜に対して、付勢部材は姿勢を良好に保つことができ、ワークに対する適切な押圧状態を維持できる。
【００１４】
また、本発明は、前記支持部材が、前記付勢部材を支持する球面座と、前記球面座と球面接触して該球面座を揺動自在に支持する球面座支持体と、前記セット台の中心軸と同軸に配置され、前記付勢部材を回転自在に軸支するラジアル軸受およびスラスト軸受と、前記球面座支持体に配設され、前記球面座を前記球面座支持体に向かって付勢する弾性部材と、を備える。
【００１５】
このような構成によれば、球面座、球面座支持体、並びにラジアル軸受およびスラスト軸受を備えることによって、アーム部材の撓みや傾斜に対して、付勢部材は姿勢を良好に保つことができ、ワークに対する適切な押圧状態を維持することができる。
また、ラジアル軸受とスラスト軸受とを備えることによって、セット台の中心軸に垂直な方向に作用するラジアル荷重をより確実に受けることができるとともに、セット台の中心軸に沿う方向に作用するスラスト荷重をより確実に受けることができるので、より効果的にワークに対する適切な押圧状態を維持することができる。
さらに、弾性部材を備えたことによって、アーム部材の撓みや傾斜が多方向に発生する場合であっても、より柔軟にアーム部材の撓みや傾斜の変化を弾性部材によって受けて緩衝させることができ、加工精度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記駆動手段が、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に摺動するピストンと、前記ピストンに軸方向に連結され、先端側に前記アーム部材が固定されるピストン軸と、前記ピストンが前記シリンダ内を軸方向に摺動する際に前記ピストン軸を回転させるカム機構と、を備え、前記カム機構が、前記シリンダの内周面および前記ピストン軸の外周面の一方に設けられる溝と、前記シリンダの内周面および前記ピストン軸の外周面の他方に設けられ、前記溝内に係合される係合部と、を有する。
【００１７】
このような構成によれば、付勢部材が配設されたアーム部材の旋回を伴うワークのクランプおよびアンクランプの切換えを、よりコンパクトかつ簡易な構成で行うことができる。したがって、アンクランプ時にアーム部材を旋回させてセット台から離隔させることができ、セット台に対するワークのセットおよび取外しが容易となる。
【００１８】
また、本発明は、前記付勢部材および前記セット台の少なくとも一方に配設され、前記ワークに設けられる孔または凸部と嵌合する位置決め手段を備える。
【００１９】
このような構成によれば、位置決め手段を備えることによって、付勢部材とセット台とによってワークを安定した状態で狭持することができる。
【００２０】
また、本発明は、前記位置決め手段が、前記セット台に設けられ、前記ワークに形成される貫通孔に嵌挿する位置決め軸と、前記付勢部材に設けられ、前記位置決め軸の先端部が嵌合する位置決め孔と、を有する。
【００２１】
このような構成によれば、付勢部材の中心軸とワークの中心軸とをより確実に同軸に保ちながら、付勢部材とセット台とによってワークを安定した状態で狭持することができる。
【００２２】
また、本発明に係るクランプ方法は、ワークを回転自在なセット台にセットするステップと、揺動かつ回転自在に配設された付勢部材を、前記ワークの上面から付勢するステップと、を含み、前記付勢部材の中心軸と前記セット台の中心軸とを同軸に保ちながら前記付勢部材の下面と前記セット台の上面との間に前記ワークを挟持する。
【００２３】
この発明によれば、付勢部材が揺動かつ回転自在に配設されているため、ワークに対する姿勢を良好に保つことができ、ワークに対する適切な押圧状態を維持できる。
したがって、加工時にワークが回転方向に滑ることがなく、クランプ力が確保される。また、クランプ力が円周方向に沿ってより均一になるため、ワークや、ワークのセット台、軸受等の装置に損傷を与えることもない。さらに、付勢部材の中心軸とワークの中心軸とのずれが抑えられるため、付勢部材の回転追従性が保たれるとともに、ワークをセットするセット台の中心軸が振られることがなく、ワークの回転精度、ひいては、加工精度を適切に確保できる。
すなわち、ワークを押圧する付勢部材が配設されるアーム部材に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークを良好にクランプすることができるクランプ方法を提供できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ワークを押圧する付勢部材が配設されるアーム部材に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークを良好にクランプすることができるクランプ装置およびクランプ方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランプ装置を搭載した工作機械を示す斜視図である。
【図２】図１に示されるクランプ装置の平面図である。
【図３】図１に示されるクランプ装置のクランプ時における全体構成を示す縦断面図である。
【図４】図１に示されるクランプ装置１のアンクランプ時における全体構成を示す縦断面図である。
【図５】図３に示される駆動手段の内部構造を示す縦断面図である。
【図６】図３に示される支持部材の周辺の内部構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るクランプ装置１を搭載した工作機械Ｋを示す斜視図である。図２は、図１に示されるクランプ装置１の平面図である。図３は、図１に示されるクランプ装置１のクランプ時における全体構成を示す縦断面図である。図４は、図１に示されるクランプ装置１のアンクランプ時における全体構成を示す縦断面図である。図５は、図３に示される駆動手段５の内部構造を示す縦断面図である。図６は、図３に示される支持部材７の周辺の内部構造を示す縦断面図である。なお、図４において、アーム部材としてのクランプアーム１３の旋回方向の位置は、説明の都合上、クランプ時と同じ位置で表示している。
【００２８】
本発明の一実施形態に係るクランプ装置１を説明するにあたって、まず始めに、このクランプ装置が搭載される工作機械について説明する。
図１に示すように、工作機械Ｋは、ワークＷを切削、研削、切断、圧延、溶接等して所定の形状に加工する加工機であり、クランプ装置１を搭載している。つまり、工作機械Ｋは、ワークＷをクランプするクランプ装置１を搭載している機械であればよく、ワークＷをどのように加工する装置であるかは、特に限定されない。
【００２９】
クランプ装置１は、インペラ等のワークＷを工作機械Ｋにクランプする装置である。工作機械Ｋにおけるテーブル２上に回転自在に配設される載置台（セット台）３にワークＷを載置（セット）した後、駆動手段５のピストン軸１０（図３参照）の上下動に伴う付勢力を、クランプアーム１３に配設された付勢部材６を介してワークＷに付与することによって、ワークＷをクランプまたはアンクランプすることができる。
【００３０】
クランプアーム１３は、駆動手段５のピストン軸１０（図３参照）の先端側に固定されている。クランプアーム１３は、後記するようにピストン軸１０が回転を伴って軸方向に移動することによって、クランプ時には図１および図２に示すＡ方向に、アンクランプ時には図１および図２に示すＢ方向に、所定角度（図２では９０度）旋回しつつ、上下動する。
【００３１】
テーブル２は、工作機械Ｋにおける加工領域の下部に配設される部材である。テーブル２上の一方の側に載置台３が配設されており、他方の側に、駆動手段５が配設されている。すなわち、駆動手段５は、テーブル２に沿う平面（ここでは水平面）上の載置台３とは異なる位置においてテーブル２に配設される。載置台３は、モータＭにより回転駆動され得る。なお、載置台３と駆動手段５の位置は、互いに干渉をしない程度に適切な位置関係にあればよい。
【００３２】
図３および図４に示すように、載置台３は、テーブル２に軸受Ｂを介して回転自在に配設され、ワークＷを載置する部材である。載置台３は、ワークＷの下面と接触し、載置台３の中心軸のまわりで、ワークＷを載置した状態で回転し得る。本実施形態においては、インペラ等のワークＷを加工対象としており、載置台３は、ワークＷの中心付近と外周付近とにおける下部に接触することを前提としているため、それらの箇所に重点的に突起３１，３２を形成している。突起３１，３２を形成することによって、載置台３とワークＷとの間に空間が形成され、切りくずやクーラントの一時的な除去等も可能となる。なお、ワークＷの形状は本実施形態の形状に限定されず、適宜変更することができる。
【００３３】
なお、載置台３は、ワークＷの下面とガタツキなく接触し得るように、上面が形成されていればよい。例えば、載置台３の上面は、ワークＷの下面の形状に応じて、フラットな一つの平面であってもよく、支持箇所となる複数のフラットな面を有していてもよい。なお、本実施例においては、フラットな面としたが、円錐面等であっても良い。
【００３４】
また、載置台３には、ワークＷを該載置台３上で位置決めするために、中央部に位置決め軸としてのセンターシャフト１７が配設されている。クランプ時には、センターシャフト１７がワークＷの中心軸上に形成された貫通孔Ｗ１に嵌挿するように、載置台３の上面にワークＷが配置された後、付勢部材６の下方移動によって、センターシャフト１７の一部（先端部）が、付勢部材６の中心軸上に形成された位置決め孔１６に嵌合して支持される。
【００３５】
駆動源４は、駆動手段５の付勢力を発生させる源であり、駆動手段５の内部または外部に配設される。駆動源４として、油圧モータ、インジェクションモータ、サーボモータ等の市販のモータを含む各種モータや、油圧、空気圧等の流体圧を供給する流体圧供給手段を利用することができ、特に、限定されるものではない。すなわち、駆動手段５の付勢力は、油圧、空気圧、電力等の各種エネルギを用いて発生させることが可能である。
【００３６】
図５に示すように、駆動手段５は、ここでは、駆動源４から供給される流体圧によって、ワークＷのクランプまたはアンクランプを切り換えることができる部材である。駆動手段５は、駆動源４（図３参照）に接続されるシリンダ８と、シリンダ８内を軸方向に摺動するピストン９と、ピストン９に軸方向に連結され、先端側にクランプアーム１３が固定されるピストン軸１０と、ピストン９がシリンダ８内を軸方向に摺動する際にピストン軸１０を回転させるカム機構２７とを備えている。
【００３７】
ピストン９は、シリンダ８に形成された流体圧供給口２６を通して、駆動源４（図３参照）から流体圧を供給することによって、軸方向（ここでは上下方向）に移動する。カム機構２７は、ピストン９に連結されたピストン軸１０の軸方向の移動時に回転を発生させる機構である。ピストン軸１０の回転を効果的に行うことを目的として、カム機構２７は、本実施形態では、ピストン軸１０の外周面に設けられる溝１１と、シリンダ８の内周面に位置が固定して設けられ、溝１１内に係合される係合部１２とを有している。ただし、シリンダ８の内周面に設けられる溝と、ピストン軸１０の外周面に位置が固定して設けられ、シリンダ８の溝内に係合される係合部とを有するカム機構が採用されてもよい。
【００３８】
このような構成によれば、付勢部材６が配設されたクランプアーム１３の旋回を伴うワークＷのクランプおよびアンクランプの切換えを、よりコンパクトかつ簡易な構成で行うことができる。したがって、アンクランプ時にクランプアーム１３を旋回させて載置台３の直上方から離隔させることができ、載置台３に対するワークＷの載置および取外しが容易となる。
【００３９】
係合部１２としては、ここでは鋼球等の球体が使用されるが、これに限定されるものではなく、ピン等が使用されてもよい。
【００４０】
駆動手段５の構造は、前記した構成に限定されるものではない。例えば、駆動源４の駆動力の一部を利用してカム、ネジ、歯車等を介してクランプアーム１３を旋回させる構造とすることや、電磁力のオン・オフの切換えによってカム、ネジ、歯車等を介してクランプアーム１３を旋回させる構造とすることも可能である。なお、ワークＷの脱着が可能であれば、クランプアーム１３の旋回させる構造を省いても良い。
【００４１】
また、駆動源４の油圧や空気圧を調整することによって、ピストン９を一気に上下動させてもよいし、段階的にピストン９を上下動させてもよいし、徐々に連続的にピストン９を上下動させてもよい。さらに、前半では通常の速度でピストン９を下方移動させ、付勢部材６とワークＷとが接触する間際または接触時を含む後半では徐々に下方移動させてもよい。ワークＷの硬度が高い場合や低い場合、単層材の場合や複層材の場合等、ワークＷの材質、性質、形状等の違いによって、ピストン９の動作仕様を切り換えて設定することもできる。また、ピストン９の上部や下部に上下動を促進するばね部材等の機構を別途設けることができる。なお、ピストン９の上下動を確認するセンサを設置して、クランプ装置１の動作の制御に用いてもよい。
【００４２】
ピストン軸１０は、クランプアーム１３の一端側と連結するとともに、シリンダ８内に内通する部材である。ピストン９の上下動に伴い、ピストン軸１０がカム機構２７によって回転しつつ上下動を行う。ピストン軸１０の上方外側面に形成されたピン溝１４にピンを嵌入させることによって、クランプアーム１３の回転方向の位置決めを容易に行うことが可能となっている。
【００４３】
クランプアーム１３は、一端側が駆動手段５のピストン軸１０の上部に接続され、他端側（先端側）が支持部材７に接続される。クランプアーム１３は、ピストン軸１０の軸心を中心として旋回可能であるとともに、駆動手段５によって載置台３の上方から下方に向かって与えられる付勢力を伝える役割を果たす。
【００４４】
図６に示すように、付勢部材６は、駆動手段５（図３参照）の付勢力によってワークＷを押圧するための部材である。ワークＷを載置台３の上面に垂直な方向に押圧してクランプする必要があるため、クランプ時において付勢部材６の中心軸ＣＬ１は載置台３の中心軸ＣＬ２と同軸に配設される。
【００４５】
付勢部材６は、略円筒形状を呈しており、クランプ時にワークＷに接触する押圧部２８と、該押圧部２８の軸方向に連設される支持部２９とを有している。支持部２９は押圧部２８よりも外径が小さく、押圧部２８と支持部２９との境界には、段差面３０が形成されている。
【００４６】
本実施形態は、付勢部材６の中心軸ＣＬ１と載置台３の中心軸ＣＬ２とを同軸に保つための位置決め手段１５を備えている。この位置決め手段１５は、本実施形態では、センターシャフト１７と、位置決め孔１６とを有している。センターシャフト１７は、載置台３の上面から突出するように載置台３に固定して設けられており、クランプ時にはワークＷに形成される貫通孔Ｗ１に嵌挿する。また、位置決め孔１６は、付勢部材６の下端部に設けられており、クランプ時にはセンターシャフト１７の先端部が嵌合する。センターシャフト１７は、棒状のシャフトや長尺のピン等であればよく、形状や大きさは特に限定されるものではない。
【００４７】
なお、位置決め手段１５は、前記した構成に限定されるものではなく、付勢部材６および載置台３の少なくとも一方に配設され、ワークＷに設けられる孔または凸部と嵌合するものであってもよい。このような構成によれば、付勢部材６と載置台３とによってワークＷを安定した状態で狭持することができる。
【００４８】
例えば、位置決め手段１５は、載置台３の上面から突出するように載置台３に設けられ、ワークＷに形成される貫通孔Ｗ１に嵌挿する第１の位置決め軸と、付勢部材６の下面から突出するように付勢部材６に設けられ、ワークＷに形成される貫通孔Ｗ１に嵌挿する第２の位置決め軸とを有する構成とされてもよい。この場合、第１の位置決め軸および第２の位置決め軸の一方のみが設けられる構成であってもよい。また、第１の位置決め軸や第２の位置決め軸の設置数は、単数であってもよく、複数であってもよい。
【００４９】
支持部材７は、付勢部材６を揺動かつ回転自在に、クランプアーム１３の先端側に配設するための部材である。本実施形態では、支持部材７は、付勢部材６を支持する球面座１８と、球面座１８と球面接触して該球面座１８を揺動自在に支持する球面座支持体１９と、付勢部材６を回転自在に軸支する軸受２０とを備えている。このように、球面座１８、球面座支持体１９、および軸受２０を備えることによって、クランプアーム１３の撓みや傾斜に対して、付勢部材６は姿勢を良好に保つことができ、ワークＷに対する適切な押圧状態を維持できる。
【００５０】
軸受２０は、載置台３の中心軸ＣＬ２と同軸に配置されるラジアル軸受２３およびスラスト軸受２４を有している。ラジアル軸受２３は、付勢部材６の支持部２９の外周面に嵌合されており、スラスト軸受２４は、ラジアル軸受２３のアウタレースと付勢部材６の段差面３０との間に装着されている。
【００５１】
ラジアル軸受２３およびスラスト軸受２４の２種類の軸受を組み合わせることによって、載置台３の中心軸ＣＬ２に垂直な方向に作用するラジアル荷重をより確実に受けることができるとともに、載置台３の中心軸ＣＬ２に沿う方向に作用するスラスト荷重をより確実に受けることができる。したがって、クランプまたはアンクランプ時の負荷を軽減しながら安定した回転を維持することができる。さらに、付勢部材６や、ワークＷの加工時における振動や経年による偏心を抑制することができる。すなわち、より効果的にワークＷに対する適切な押圧状態を維持することができる。
【００５２】
球面座１８は、付勢部材６の支持部２９の外周面にラジアル軸受２３を介して嵌合されている。球面座支持体１９は、クランプアーム１３の先端側の上面に固定して取り付けられている。球面座１８と球面座支持体１９とは、互いに、球面座１８の球面形状の凸面２１と球面座支持体１９の球面形状の凹面２２とが球面接触することで、付勢部材６を揺動自在に安定的に支持できる。
【００５３】
球面座１８の凸面２１や球面座支持体１９の凹面２２に対して、表面処理を行うこともできる。例えば、ショットピーニング処理、熱処理、硬化膜形成処理等の表面処理を行うことによって、球面座１８の凸面２１や球面座支持体１９の凹面２２の摺動性を向上させ、クランプとアンクランプを繰り返すことによる摩耗を抑制することができ、クランプ装置１の寿命の長期化を図ることができる。
【００５４】
また、支持部材７は、球面座１８を球面座支持体１９に向かって付勢する弾性部材２５を備えている。この弾性部材２５は、付勢部材６の径方向外側であって、球面座１８の下部に、環状のスペーサ３３を介して配設される。弾性部材２５のスペーサ３３と反対側の端面は、クランプアーム１３の下面に固定して取り付けられた下側支持体３４によって支持される。
【００５５】
弾性部材２５を備えることによって、クランプアーム１３の撓みや傾斜が多方向に発生する場合であっても、より柔軟にクランプアーム１３の撓みや傾斜の変化を弾性部材２５によって受けて緩衝させることができ、加工精度を向上させることができる。弾性部材２５としては、例えば、コイルばね、皿ばね、竹の子ばね等を利用することができる。
【００５６】
次に、前記のように構成されたクランプ装置１を用いたワークＷのクランプ方法について説明する。
【００５７】
本実施形態に係るクランプ方法では、ワークＷを回転自在な載置台３に載置するステップＡと、揺動かつ回転自在に配設された付勢部材６をワークＷの上面に押圧するステップＢと、付勢部材６による押圧後にワークＷを加工するステップＣと、加工後のワークＷを取り外すステップＤとが順次行われる。
【００５８】
ステップＡにおいて、ワークＷの中心軸上に形成された貫通孔Ｗ１にセンターシャフト１７を挿入することで、ワークＷの位置が設定される。ここで、ステップＡでは、駆動手段５におけるピストン９、ピストン軸１０は上方に押し上げられた状態となっている（図４参照）。図４では、クランプアーム１３に配設された付勢部材６が載置台３の直上方に位置するように描かれているが、実際には、クランプアーム１３は、図２に示すＢ方向に旋回された旋回方向位置（図２において２点鎖線で示す）にあり、付勢部材６が載置台３の直上方から離隔されている。このため、ワークＷを載置台３に容易に載置することができる。
【００５９】
ステップＢにおいて、駆動手段５を起動するステップＢ１と、ピストン軸１０、クランプアーム１３、および付勢部材６を下方移動させるステップＢ２と、ワークＷを押圧して固定するステップＢ３とが順次行われる。
【００６０】
ステップＢ１では、駆動源４から駆動手段５の流体圧供給口２６に対して、流体圧を供給することによって、駆動手段５が起動させられる。なお、駆動手段５の起動時点では、駆動手段５におけるピストン９、ピストン軸１０は上方に押し上げられた状態のままである。
【００６１】
ステップＢ２では、駆動手段５における流体圧供給口２６から供給される流体圧がシリンダ８内のピストン９の上側に付加されることによって、ピストン９が下方へ押し下げられる。これによって、ピストン軸１０が回転するとともに下方へ押し下げられる。さらに、ピストン軸１０に連結しているクランプアーム１３も連動して旋回しながら下方へ押し下げられる。ただし、クランプアーム１３は、ステップＢ１における位置からワークＷの方へ向けて垂直方向に押し下げさげられる場合や、ステップＢ１における位置からワークＷの方へ向けて旋回しながら押し下げれる場合等、適宜設定することが可能である。
【００６２】
ステップＢ３では、クランプアーム１３および付勢部材６が押し下げられる結果、ワークＷが付勢部材６によって押圧されてクランプされると同時に、センターシャフト１７の先端部が、付勢部材６の下端部に設けられた位置決め孔１６に嵌合する。そして、付勢部材６の中心軸ＣＬ１と載置台３の中心軸ＣＬ２とを同軸に保ちながら付勢部材６の下面と載置台３の上面との間にワークＷが挟持される。ここで、駆動手段５の付勢力を維持することで、クランプ状態を維持することができる。したがって、付勢部材６の中心軸ＣＬ１とワークＷの中心軸とをより確実に同軸に保ちながら、付勢部材６と載置台３とによってワークＷを安定した状態で狭持することができる。
【００６３】
ステップＣにおいて、工作機械Ｋの工具（図示せず）等によって、ワークＷが加工される。
【００６４】
そして、ステップＤにおいて、駆動源４からシリンダ８内のピストン９の上側への流体圧の供給を停止し、前記したステップＢとは逆の動きをすることによって、ワークＷをアンクランプする。ここで、ピストン９は、シリンダ８内のピストン９の下側に流体圧が供給されるか、あるいは別途ピストン９の下方に設置されたばね部材（図示せず）によって、上方へ押し上げられる。その後、ワークＷを載置台３から取り外すことによって、作業は完了する。
【００６５】
前記したように、本実施形態によれば、付勢部材６が揺動かつ回転自在にクランプアーム１３に配設されているため、クランプアーム１３の撓みや傾斜に対して、付勢部材６はワークＷに対する姿勢を良好に保つことができ、ワークＷに対する適切な押圧状態を維持できる。
したがって、加工時にワークＷが回転方向に滑ることがなく、クランプ力が確保される。また、クランプ力が円周方向に沿ってより均一になるため、ワークＷや、ワークＷの載置台３、軸受２０等のクランプ装置１に損傷を与えることもない。さらに、付勢部材６の中心軸ＣＬ１とワークＷの中心軸とのずれが抑えられるため、付勢部材６の回転追従性が保たれるとともに、ワークＷを載置する載置台３の中心軸ＣＬ２が振られることがなく、ワークＷの回転精度、ひいては、加工精度を適切に確保できる。
すなわち、ワークＷを押圧する付勢部材６が配設されるクランプアーム１３に撓みや傾斜が発生した場合でも、ワークＷを良好にクランプすることができる。
【００６６】
以上の通り、本発明を実施形態に従って説明したが、本発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、各種バリエーションに応じて仕様等を適宜変更することができる。
【００６７】
例えば、前記した実施形態では、クランプ装置１は、テーブル２を水平に保持した状態で使用される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、クランプ装置１は、テーブル２を水平面に対して傾斜あるいは反転させた状態でも使用され得る。また、クランプ装置１は、縦型の工作機械に適用される場合に限定されるものではなく、例えば直交する３軸と回転する２軸を持つ５軸制御が可能な横型の工作機械にも適用され得る。
【符号の説明】
【００６８】
１      クランプ装置
２      テーブル
３      載置台（セット台）
４      駆動源
５      駆動手段
６      付勢部材
７      支持部材
８      シリンダ
９      ピストン
１０    ピストン軸
１１    溝
１２    係合部
１３    クランプアーム（アーム部材）
１５    位置決め手段
１６    位置決め孔
１７    センターシャフト（位置決め軸）
１８    球面座
１９    球面座支持体
２０    軸受
２１    凸面
２２    凹面
２３    ラジアル軸受
２４    スラスト軸受
２５    弾性部材
２７    カム機構
ＣＬ１  付勢部材の中心軸
ＣＬ２  載置台（セット台）の中心軸
Ｋ      工作機械
Ｗ      ワーク
Ｗ１    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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