(57)【要約】【課題】加工対象であるワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を自動的に実施することができるマシニングセンタ，そのクランプ装置及びそのクランプ方法を提供すること。【解決手段】ワーク６０を固定するクランプ装置１０と，種々の工具を着脱可能なアダプタ部５１を有すると共に，該アダプタ部５１に装着された工具により作業を実施するスピンドル５０と，アダプタ部５１の工具を取り替えるツールチェンジャ４２とを有するマシニングセンタ１である。クランプ装置１０は，ワーク６０をクランプする押圧部１２１と，該押圧部１２１をクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部１１１とを有している。また，スピンドル５０のアダプタ部５１は，操作部１１１を操作するクランプ工具１９を装着可能であると共に，該クランプ工具１９の着脱をツールチェンジャ４２により行えるよう構成されている。【選択図】　図４
2004009171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置するベースと，該ベース上に上記ワークを固定するクランプ装置と，種々の工具を着脱可能なアダプタ部を有すると共に，該アダプタ部に装着された工具により作業を実施するスピンドルと，上記アダプタ部の工具を取り替えるツールチェンジャとを有し，上記ベースと上記スピンドルとの相対位置を任意の位置に変更できるよう構成してあるマシニングセンタであって，
上記クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部をクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部とを有しており，上記スピンドルの上記アダプタ部は，上記操作部を操作するためのクランプ工具を装着可能であると共に，該クランプ工具の着脱を上記ツールチェンジャにより行えるよう構成されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
請求項１において，上記クランプ装置の上記押圧部は，上記操作部を一定の方向に回転させることにより上記ワークに近づくよう移動して該ワークに当接し，上記操作部を逆の方向へ回転させることにより上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成してあり，上記クランプ工具は，上記操作部に係合し，該操作部を回転させうるものであることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項３】
請求項２において，上記クランプ装置における上記押圧部は，該押圧部と上記ワークとの間隔に応じて，上記操作部を回転する回転軸周りの円周上の位置を変更可能であり，上記ワークに当接するとき該ワークに対峙する位置となり，かつ，上記ワークとの間隔が広くなったとき上記ワークに対峙しない位置となるよう構成されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記ベースと上記クランプ装置とは，両者のうち少なくとも一方に配設された位置決め用の位置決めピンと，該位置決めピンに対応して他方に設けられた凹部とを係合させることができるよう構成されており，上記ベースは，種々の上記ワークに合わせて上記クランプ装置の取り付け位置を変更できるよう，上記ワークに対応して配置された上記位置決めピン又は上記凹部の配置パターンを複数有していることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記ベース又はクランプ装置の少なくともいずれか一方は，他方を吸着させるための磁力を発生するマグネット装置を有していることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，上記マシニングセンタは，種々の上記ワークにそれぞれ対応する複数種類の上記クランプ装置を保管しており，入力されたワーク情報に応じて必要となる上記クランプ装置を選択すると共に，該クランプ装置を設置すべき上記ベース上の設置位置を演算する演算手段を有しており，上記ツールチェンジャは，上記演算手段が選択した上記クランプ装置を上記アダプタ部に装着し，かつ，上記スピンドルは，上記演算手段が算出した上記設定位置に上記クランプ装置を取り付けるよう構成されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，上記アダプタ部と上記クランプ工具との間には，該クランプ工具に伝達するトルクを規定値以下に抑制するためのトルクジョイントが配設されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項８】
ワークを載置するベースと，該ベース上に上記ワークを固定するクランプ装置と，様々な工具を着脱可能なアダプタ部を有すると共に，該アダプタ部に装着された工具により作業を実施するスピンドルと，上記アダプタ部の工具を取り替えるツールチェンジャとを有し，上記ベースと上記スピンドルとの相対位置を任意の位置に変更できるよう構成してあるマシニングセンタにおいて上記ワークをクランプする方法であって，
上記クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部にクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部とを有しており，上記スピンドルの上記アダプタ部は，上記操作部を操作するためのクランプ工具を装着可能であると共に，該クランプ工具の着脱を上記ツールチェンジャにより行えるよう構成しておき，
上記クランプ装置により上記ワークをクランプするクランプ作業は，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部に装着するツール装着工程と，上記クランプ工具により上記操作部を操作して上記押圧部を上記ワークに当接させるクランプ工程と，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部から取り外すツール取り外し工程とからなり，
上記クランプ装置により固定された上記ワークをアンクランプするアンクランプ作業は，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部に装着するツール装着工程と，上記クランプ工具により上記操作部を操作して上記ワークに当接する上記押圧部を上記ワークから引き離すアンクランプ工程と，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部から取り外すツール取り外し工程とからなることを特徴とするクランプ方法。
【請求項９】
請求項８において，上記クランプ装置は，上記操作部を一定の方向に回転させることにより，上記押圧部を上記ワークに近づくよう移動させて当接させ，上記操作部を逆の方向に回転させることにより，上記押圧部を上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成してあり，
上記クランプ工程では，上記クランプ工具により上記操作部を一定の方向に回転して上記押圧部を上記ワークに当接させ，上記アンクランプ工程では，上記クランプ工具により上記操作部を反対方向に回転することを特徴とするクランプ方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において，上記マシニングセンタには，種々の上記ワークにそれぞれ対応する複数種類の上記クランプ装置を保管しておき，上記クランプ作業においては，入力されたワーク情報に応じて上記ワークに適した上記クランプ装置を選択すると共に，該クランプ装置を設置すべき上記ベース上の設置位置を演算し，その演算結果に基づいて上記ツールチェンジャ及び上記スピンドルを動作させるツール選択工程を実施することを特徴とするクランプ方法。
【請求項１１】
ワークを載置するベースに設置され，上記ワークを狭持してクランプするクランプ装置であって，
該クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部を操作するための操作部とを有し，上記押圧部は，該操作部を一定の方向に回転することにより上記ワークに近づいて該ワークに当接すると共に，上記操作部を逆の方向に回転することにより上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項１２】
請求項１１において，上記押圧部は，該押圧部と上記ワークとの間隔に応じて，上記操作部を回転する回転軸周りの円周上の位置を変更し，上記ワークに当接するとき上記ワークと対峙する位置となると共に，上記ワークとの間隔が広くなったとき上記ワークと対峙しない位置となるよう構成されていることを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，加工用のワークをクランプするクランプ装置，そのクランプ装置を利用したマシニングセンタ及びそのマシニングセンタにおけるクランプ方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
マシニングセンタは，数値制御によりボーリングや平面研削等を実施するＮＣフライスに，工具を自動的に交換するツールチェンジャを装備した自動加工装置である。
すなわち，マシニングセンタは，実施する加工工程に対応して複数種類の工具を保管しており，加工工程に必要となる工具を，その都度，自動交換できるよう構成されている。したがって，マシニングセンタは，予めプログラムされた数値制御により，複数の加工方法を含む複雑な加工工程を自動運転することができる。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記のマシニングセンタには次のような問題がある。
即ち，加工用のワークをマシニングセンタに固定するクランプ作業や，ワークを取り外すアンクランプ作業等は，作業者による手作業により実施する必要がある。そのため，マシニングセンタによる加工工程において，上記クランプ作業やアンクランプ作業などワークのセッティング作業を効率的に実施することが難しい。
【０００４】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，加工用のワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を自動的に実施することができるマシニングセンタ，そのクランプ装置及びそのクランプ方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
第１の発明は，ワークを載置するベースと，該ベース上に上記ワークを固定するクランプ装置と，種々の工具を着脱可能なアダプタ部を有すると共に，該アダプタ部に装着された工具により作業を実施するスピンドルと，上記アダプタ部の工具を取り替えるツールチェンジャとを有し，上記ベースと上記スピンドルとの相対位置を任意の位置に変更できるよう構成してあるマシニングセンタであって，
上記クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部をクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部とを有しており，上記スピンドルの上記アダプタ部は，上記操作部を操作するためのクランプ工具を装着可能であると共に，該クランプ工具の着脱を上記ツールチェンジャにより行えるよう構成されていることを特徴とするマシニングセンタにある（請求項１）。
【０００６】
上記第１の発明のマシニングセンタにおいて，上記クランプ装置は，上記押圧部にクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部を有している。また，上記スピンドルの上記アダプタ部は，上記操作部を操作するためのクランプ工具を装着できるよう構成してある。
これにより，上記マシニングセンタにおいては，上記スピンドルに取り付けた上記クランプ工具を用いて上記操作部を操作することにより，上記クランプ装置の押圧部を上記ワークに当接させて，このワークをクランプ又はアンクランプすることができる。
【０００７】
そのため，上記マシニングセンタは，上記クランプ装置と上記クランプ工具を備えていることにより，クランプ作業及びアンクランプ作業を，マシニングセンタが行う自動運転工程の１ステップとして実施することができる。すなわち，ワークをベースに載置した後，ワークのクランプから機械加工を経てアンクランプに至るまでの工程は，すべて上記マシニングセンタにより自動的に実施される。したがって，上記のマシニングセンタによれば，作業者は，ワークを上記ベースに載置する作業と，ワークの取り出し作業とを行うのみで良く，手作業によるクランプ作業及びアンクランプ作業を実施する必要がない。
【０００８】
このように，上記マシニングセンタによれば，ワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を自動化して，効率的に作業を実施することができる。
【０００９】
また，第２の発明は，ワークを載置するベースと，該ベース上に上記ワークを固定するクランプ装置と，様々な工具を着脱可能なアダプタ部を有すると共に，該アダプタ部に装着された工具により作業を実施するスピンドルと，上記アダプタ部の工具を取り替えるツールチェンジャとを有し，上記ベースと上記スピンドルとの相対位置を任意の位置に変更できるよう構成してあるマシニングセンタにおいて上記ワークをクランプする方法であって，
上記クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部にクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部とを有しており，上記スピンドルの上記アダプタ部は，上記操作部を操作するためのクランプ工具を装着可能であると共に，該クランプ工具の着脱を上記ツールチェンジャにより行えるよう構成しておき，
上記クランプ装置により上記ワークをクランプするクランプ作業は，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部に装着するツール装着工程と，上記クランプ工具により上記操作部を操作して上記押圧部を上記ワークに当接させるクランプ工程と，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部から取り外すツール取り外し工程とからなり，
上記クランプ装置により固定された上記ワークをアンクランプするアンクランプ作業は，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部に装着するツール装着工程と，上記クランプ工具により上記操作部を操作して上記ワークに当接する上記押圧部を上記ワークから引き離すアンクランプ工程と，上記ツールチェンジャを用いて上記クランプ工具を上記アダプタ部から取り外すツール取り外し工程とからなることを特徴とするクランプ方法にある（請求項８）。
【００１０】
上記第２の発明によるクランプ方法において，上記クランプ装置により上記ワークをクランプするクランプ作業は，上記ツール装着工程と上記クランプ工程と上記ツール取り外し工程とからなる。ここで，上記ツール装着工程及び上記ツール取り外し工程においては，アダプタ部に対するクランプ工具の脱着は，ツールチェンジャにより実施する。
また，上記クランプ工程においては，上記クランプ装置の上記操作部を，上記スピンドルに取り付けた上記クランプ工具を用いて操作する。そして，上記操作部の操作により，上記押圧部を上記ワークに近づくように移動させて当接させ，ワークをクランプする。
【００１１】
また，上記クランプ装置により上記ワークをアンクランプするアンクランプ作業は，上記ツール装着工程と上記クランプ工程と上記ツール取り外し工程とからなる。ここで，上記ツール装着工程及び上記ツール取り外し工程は，上記クランプ作業におけるのと同様の工程である。また，上記アンクランプ工程においては，上記クランプ装置の上記操作部を，上記スピンドルに取り付けた上記クランプ工具を用いて操作する。そして，上記操作部を操作することにより，上記ワークに当接する上記押圧部を上記ワークから引き離すよう移動させ，ワークをアンクランプする。
【００１２】
そのため，上記のクランプ方法においては，ワークのクランプ作業及びアンクランプ作業は，上記スピンドルに取り付けられた上記クランプ工具により実施される。そのため，上記のクランプ作業及びアンクランプ作業は，マシニングセンタが行う自動運転工程の１ステップとして自動的に実施することができる。それ故，作業者は，手作業によるクランプ作業及びアンクランプ作業を実施する必要がない。
【００１３】
このように，上記クランプ方法によれば，ワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を自動化して，効率的に作業を実施することができる。
【００１４】
また，第３の発明は，ワークを載置するベースに設置され，上記ワークを狭持してクランプするクランプ装置であって，
該クランプ装置は，上記ワークに当接してクランプする押圧部と，該押圧部を操作するための操作部とを有し，上記押圧部は，該操作部を一定の方向に回転することにより上記ワークに近づいて該ワークに当接すると共に，上記操作部を逆の方向に回転することにより上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成されていることを特徴とするクランプ装置にある（請求項１１）。
【００１５】
上記第３の発明の上記クランプ装置は，上記のごとく，上記操作部を，一定の方向に回転することにより，上記押圧部は上記ワークに近づくよう移動して当接するよう構成されている。また，上記操作部を逆の方向に回転することにより上記押圧部が上記ワークから遠ざかるよう移動するよう構成してある。
【００１６】
すなわち，上記クランプ装置は，上記操作部を回転させることのみによりクランプ作業又はアンクランプ作業を実施することができる装置である。そのため，上記クランプ装置によれば，効率良く上記ワークをクランプするクランプ作業及び，上記ワークをアンクランプするアンクランプ作業を実施することができる。
【００１７】
このように，上記第３の発明のクランプ装置によれば，上記操作部を回転させるだけで，効率良くクランプ作業及び，アンクランプ作業を実施することができる。
また，上記のクランプ装置は，上記操作部を回転することにより動作しうるよう構成してある。そのため，マシニングセンタ等の自動加工装置との親和性が高い。
したがって，マシニングセンタ等の自動加工装置との組み合わせによれば，上記ワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を含めた作業工程を，無理なく自動化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明においては，上記クランプ装置の上記押圧部は，上記操作部を一定の方向に回転させることにより上記ワークに近づくよう移動して該ワークに当接し，上記操作部を逆の方向へ回転させることにより上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成してあり，上記クランプ工具は，上記操作部に係合し，該操作部を回転させうるものであることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記マシニングセンタの上記スピンドルの回転運動により上記操作部を回転させて，上記ワークのクランプ作業及びアンクランプ作業を効率的，かつ，短時間に実施することができる。
【００１９】
また，上記クランプ装置における上記押圧部は，該押圧部と上記ワークとの間隔に応じて，上記操作部を回転する回転軸周りの円周上の位置を変更可能であり，上記ワークに当接するとき該ワークに対峙する位置となり，かつ，上記ワークとの間隔が広くなったとき上記ワークに対峙しない位置となるよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
【００２０】
この場合には，加工用の上記ワークを，上記マシニングセンタの上記ベース上の所定の位置に載置する作業を行う際，アンクランプ状態にある上記クランプ装置の押圧部と，上記ワークとの干渉を抑制することができる。そして，上記のワークを載置する作業を実施するに当たっては，その作業者は，上記ベースの表面と正対させて把持したワークを略鉛直方向に降下させていき，ベース上の上記所定の位置に設置することができる。
【００２１】
また，加工後の上記ワークを上記マシニングセンタから回収する作業を実施する際には，その作業者は，上記ワークを略鉛直方向に持ち上げて，速やかに上記マシニングセンタから回収することができる。
そのため，上記マシニングセンタにおいて，上記ベースにワークを載置する作業や，ワークの取り出し作業を行う作業者は，その作業を効率的かつ確実に実施することができる。また，上記ワークと上記押圧部とが干渉することがなく，上記の作業中に，上記ワークを傷つけるようなトラブルが生じるおそれがない。
【００２２】
また，上記ベースと上記クランプ装置とは，両者のうち少なくとも一方に配設された位置決め用の位置決めピンと，該位置決めピンに対応して他方に設けられた凹部とを係合させることができるよう構成されており，上記ベースは，種々の上記ワークに合わせて上記クランプ装置の取り付け位置を変更できるよう，上記ワークに対応して配置された上記位置決めピン又は上記凹部の配置パターンを複数有していることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記クランプ装置と上記ベースとの位置決めを効率よく，簡単に行うことができる。そのため，上記クランプ装置を，その所定の位置に確実に設置することができる。
【００２３】
また，上記ベース又はクランプ装置の少なくともいずれか一方は，他方を吸着させるための磁力を発生するマグネット装置を有していることが好ましい（請求項５）。
この場合には，上記マグネット装置の磁力により，上記ベースと上記クランプ装置とを簡単，かつ，強固に接合することができる。
また，上記マグネット装置としては，ダイヤル操作やレバー操作等により磁力の発生をオンオフできるものであることがより好ましい。この場合には，上記ベースへの，上記クランプ装置の設置，取り外しがさらに容易となる。
【００２４】
また，上記マシニングセンタは，種々の上記ワークにそれぞれ対応する複数種類の上記クランプ装置を保管しており，入力されたワーク情報に応じて必要となる上記クランプ装置を選択すると共に，該クランプ装置を設置すべき上記ベース上の設置位置を演算する演算手段を有しており，上記ツールチェンジャは，上記演算手段が選択した上記クランプ装置を上記アダプタ部に装着し，かつ，上記スピンドルは，上記演算手段が算出した上記設定位置に上記クランプ装置を取り付けるよう構成されていることが好ましい（請求項６）。
【００２５】
この場合には，上記マシニングセンタの上記演算手段は，上記ワーク情報に基づいて，そのワークに最適なクランプ装置を選択し，かつ，該クランプ装置を取り付けるべき上記設置位置を算出する。そして，上記ツールチェンジャ及び上記スピンドルは，上記演算手段により演算した結果に基づいて動作する。
【００２６】
すなわち，上記ツールチェンジャは，ワークに対応したクランプ装置を取り出し，上記スピンドルの上記アダプタ部に取り付ける。また，上記スピンドルは，そのアダプタ部に取り付けられた上記クランプ装置を，上記ベース上の上記設置位置に取り付ける。このようにして，加工すべきワークが変更されたときに，クランプ装置の選択から変更まで全てを自動で実施することができる。
【００２７】
なお，上記ワーク情報としては，ワークの種別データのほか，ワークの形状データやワークの素材データ等を含めることも良い。この場合には，上記演算手段は，上記ワークの形状に応じて，適切なクランプ装置を選択し，その設置位置や，クランプする押圧力締付け力等を演算して決定することもできる。
【００２８】
また，上記アダプタ部と上記クランプ工具との間には，該クランプ工具に伝達するトルクを規定値以下に抑制するためのトルクジョイントが配設されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には，上記クランプ装置の操作部に対して，必要以上のトルクをかけることがない。そのため，上記ワークをクランプする際，上記ワークに当接する上記押圧部の押圧力が過大となることがなく，上記ワークを損傷することもない。
【００２９】
また，上記第２の発明においては，上記クランプ装置は，上記操作部を一定の方向に回転させることにより，上記押圧部を上記ワークに近づくよう移動させて当接させ，上記操作部を逆の方向に回転させることにより，上記押圧部を上記ワークから離れるよう移動する動作をするよう構成してあり，
上記クランプ工程では，上記クランプ工具により上記操作部を一定の方向に回転して上記押圧部を上記ワークに当接させ，上記アンクランプ工程では，上記クランプ工具により上記操作部を反対方向に回転することが好ましい（請求項９）。
この場合には，上記マシニングセンタの上記スピンドルの回転運動により上記操作部を回転させて，上記ワークのクランプ及びアンクランプを効率的，かつ，短時間に実施することができる。
【００３０】
また，上記マシニングセンタには，種々の上記ワークにそれぞれ対応する複数種類の上記クランプ装置を保管しておき，上記クランプ作業においては，入力されたワーク情報に応じて上記ワークに適した上記クランプ装置を選択すると共に，該クランプ装置を設置すべき上記ベース上の設置位置を演算し，その演算結果に基づいて上記ツールチェンジャ及び上記スピンドルを動作させるツール選択工程を実施することが好ましい（請求項１０）。
【００３１】
この場合には，上記マシニングセンタは，加工するワークの種類等の上記ワーク情報に基づいて，そのワークに最適なクランプ装置を選択し，かつ，該クランプ装置を取り付けるべき設置位置を算出することができる。
【００３２】
さらに，上記ツールチェンジャは，上記の選択されたクランプ装置を取り出し，上記スピンドルの上記アダプタ部に取り付ける。さらに，上記スピンドルは，そのアダプタ部に取り付けられた上記クランプ装置を，上記ベース上の上記設置位置に取り付ける。
このようにして，加工用のワークが変更された場合に，クランプ装置の選択から変更まで全てを自動的に実施することができる。
【００３３】
また，上記第３の発明においては，上記押圧部は，該押圧部と上記ワークとの間隔に応じて，上記操作部を回転する回転軸周りの円周上の位置を変更し，上記ワークに当接するとき上記ワークと対峙する位置となると共に，上記ワークとの間隔が広くなったとき上記ワークと対峙しない位置となるよう構成されていることが好ましい（請求項１２）。
【００３４】
この場合には，上記クランプ装置によりクランプする加工用のワークを，所定の位置に設置する作業の際，上記ワークと，アンクランプ状態にある上記押圧部との干渉を抑制することができる。そして，上記設置する作業を実施するに当たっては，その作業者は，上記ベースの表面と正対させて把持したワークを略鉛直方向に降下させていき，ベース上に確実に載置することができる。
【００３５】
また，上記クランプ装置によりアンクランプされた上記ワークを回収する作業を実施する際には，その作業者は，上記ワークを略鉛直方向に持ち上げることにより速やかにワークを回収することができる。すなわち，アンクランプ状態にある上記クランプ装置においては，上記押圧部は，上記ワークと対峙しない位置に移動しているため，上記のごとくワークを回収するとき上記押圧部との接触等を生じることがない。
【００３６】
そのため，マシニングセンタ等の機械加工装置に上記クランプ装置を適用した際には，その作業者は，ワークを設置，回収する作業を効率的かつ速やかに実施することができる。また，上記ワークと上記押圧部とが干渉することが少なく，上記の作業中に，上記ワークを傷つけるようなトラブルを生じることがない。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
本例の実施例にかかるマシンニングセンタ，クランプ装置及びマシニングセンタにおけるクランプ方法について，図１〜図４を用いて説明する。
本例のマシニングセンタ１は，図４に示すごとく，ワーク６０を載置するベース２０と，該ベース２０上に上記ワーク６０を固定するクランプ装置１０と，様々な工具を着脱可能なアダプタ部５１を有すると共に，該アダプタ部５１に装着された工具により作業を実施するスピンドル５０と，アダプタ部５１の工具を取り替えるツールチェンジャ４２とを有している。そして，このマシニングセンタ１は，上記ベース２０と上記スピンドル５０との相対位置を任意の位置に変更できるよう構成してある。
【００３８】
上記クランプ装置１０は，ワーク６０に当接してクランプする押圧部１２１と，該押圧部１２１にクランプ動作又はアンクランプ動作させるための操作部１１１とを有しており，スピンドル５０のアダプタ部５１は，操作部１１１を操作するためのクランプ工具１９を装着可能であると共に，該クランプ工具１９の着脱をツールチェンジャ４２により行えるよう構成されている装置である。
【００３９】
次に上記マシニングセンタ１においてワーク６０をクランプ，アンクランプする方法について説明する。クランプ装置１０によりワーク６０をクランプするクランプ作業は，ツールチェンジャ４２を用いてクランプ工具１９をアダプタ部５１に装着するツール装着工程と，クランプ工具１９により操作部１１１を操作して押圧部１２１をワーク６０に当接させるクランプ工程と，ツールチェンジャ４２を用いてクランプ工具１９を上記アダプタ部５１から取り外すツール取り外し工程とからなる。
【００４０】
また，クランプ装置１０により固定されたワーク６０をアンクランプするアンクランプ作業は，ツールチェンジャ４２を用いてクランプ工具１９を上記アダプタ部５１に装着するツール装着工程と，クランプ工具１９により操作部１１１を操作してワーク６０に当接する押圧部１２１を上記ワーク６０から引き離すアンクランプ工程と，ツールチェンジャ４２を用いてクランプ工具１９をアダプタ部５１から取り外すツール取り外し工程とからなる。
以下に，この内容について詳しく説明する。
【００４１】
マシニングセンタ１は，図４に示すごとく，操作入力装置３０と，該操作入力装置３０から入力された数値情報等の加工情報を処理する制御装置（図示略）とを有し，該制御装置から出力される制御信号に基づき動作し，ワーク６０の自動加工を行う装置である。
【００４２】
上記ベース２０は，図４に示すごとく，加工すべきワーク６０を固定すると共に，略直交する２軸方向に任意に移動可能なように構成されたＸ−Ｙテーブル２２に固定してある。また，本例のマシニングセンタ１においては，ベース面２３上には，種々のワーク６０に対応できるよう複数の配置パターンによる位置決め孔２１が設けてある。さらに，ベース２０には，レバー操作により磁力を発生させるか否かを切り替え可能に構成されたマグネット装置（図示略）を内蔵してある。
【００４３】
上記スピンドル５０は，図４に示すごとく，回転運動と，昇降運動を実施できるように構成されている。そして，このスピンドル５０は，その先端にアダプタ部５１を有しており，該アダプタ部５１には加工目的に応じて種々の工具を取り付けることができるように構成してある。
【００４４】
そして，ツール交換装置４０は，図４に示すごとく，加工に必要な複数種類の工具を保管するツールストッカー４１と，ツールストッカー４１から工具を取り出し上記アダプタ部５１に取り付けるツールチェンジャ４２とからなる装置である。このツール交換装置４０は，上記操作入力装置３０により入力された加工情報に基づき，アダプタ部５１に取り付ける工具を自動交換できるよう構成してある。
【００４５】
上記ツールストッカー４１は，図４に示すごとく，各工具を挿入して保管する複数の工具ホルダ４１１と，該工具ホルダ４１１の位置を，随時変更するコンベア４１３とからなる。また，上記工具ホルダ４１１は，工具取り出し口４１２の位置に来たとき，該工具取り出し口４１２への工具の投入及び，工具取り出し口４１２にある工具の回収ができるよう構成してある。
【００４６】
上記ツールチェンジャ４２は，図４に示すごとく，スピンドル５０の軸心と上記工具取り出し口４１２の中心線とを結ぶ直線上の略中点を通る回転軸４２３に取り付けてある。ツールチェンジャ４２は，この回転軸４２３周りを回転可能なよう構成された回転アーム４２２と，該回転アーム４２２の両端に設けられ，工具を把持するための工具キャッチャ４２１とを有する。
【００４７】
そして，ツールチェンジャ４２は，図４に示すごとく，スピンドル５０の上記アダプタ部５１に取り付けられた工具を取り外す作業と，工具取り出し口４１２に投入された工具を受け取る作業とを同時に実施できると共に，上記工具取り出し口４１２に返却する作業と，アダプタ部５１に取り付ける作業とを同時に実施できるよう構成してある。
【００４８】
上記クランプ装置１０は，図１〜図３に示すごとく，上記ベース２０に当接する面である底面１３１を有する土台ブロック１３と，該土台ブロック１３の上面に略鉛直方向に接合されていると共に，雄ねじ部１４４を設けたセンタ軸１４とを有している。そして，該センタ軸１４には，上記押圧部１２１を有するアームブロック１２が貫通していると共に，上記センタ軸１４の雄ねじ部１４４に螺合する雌ねじ部１１３を設けてある操作ブロック１１が螺合している。
【００４９】
さらに，上記土台ブロック１３は，図１及び図２に示すごとく，その底面１３１には，ベース２０の上記位置決め孔２１と係合する位置合わせ用の接合ピン１３２が配設されている。また，土台ブロック１３は，ベース２０の上記マグネット装置の磁力により接合できるよう鉄（Ｓ４５Ｃ）を材料として作製してある。
【００５０】
ここで，上記アームブロック１２は，図３に示すごとく，センタ軸１４を貫通させる貫通面に，内方に突出するキー１２３を有している。該キー１２３は，センタ軸１４の外周面に略鉛直方向に設けられた垂直部１４２と，該垂直部１４２と連結し斜め方向に設けられた傾斜部１４３とを有するキー溝１４１に係合している。本実施例では，上記傾斜部１４３は，センタ軸１４の軸心を中心として略４５度の範囲にわたって設けてある。
【００５１】
また，上記操作ブロック１１は，図３に示すごとく，６角ボルトの頭部形状を有する操作部１１１と，円筒部１１３とからなる。該円筒部１１３の外周面には，その円筒軸を中心とするリング状の凹状外周溝１１２が設けてある。
そして，上記アームブロック１２と上記操作ブロック１１とは，凹状外周溝１１２に，上記円筒軸周りに回転可能な状態で係合すると共に，上記アームブロック１２にボルト接合された連結部材１５により回転可能に接合してある。
【００５２】
上記のごとく構成されたマシニングセンタ１を用いて，上記ワーク６０をクランプするクランプ作業を実施するには，オペレータは，予め，操作入力装置３０によりワーク６０の種別に関する情報を含む加工情報を入力する。
なお，この入力は，例えば，上記加工情報等を有する生産管理用コンピュータ等からのデータ送信に置き換えることも可能である。
【００５３】
そして，作業者は，加工するワーク６０の種別に対応する上記位置決め孔２１と，クランプ装置１０の上記接合ピン１３２とが係合するようにクランプ装置１０を設置する。そしてさらに，加工用のワーク６０をベース２０上の所定の位置に載置する。その後，ベース２０に内蔵された上記マグネット装置を切り替えて磁力を発生させ，その磁力によりクランプ装置１０を吸着させ固定する。
【００５４】
その後，作業者は，ベース２０上の所定の位置にワーク６０を載置する。このとき，アンクランプ状態にあるクランプ装置１０の上記押圧部１２１に，ワーク６０をぶつけないようベース２０に載置する。すなわち，ベース２０の上記ベース面２３と正対するようワーク６０を把持し，該ワーク６０を略鉛直方向下向きに下降させていき，ベース面２３の所定位置に載置する。
【００５５】
次に，上記の加工情報に基づくマシニングセンタ１の自動運転を開始する。ここではまず，クランプ装置１０の上記操作部１１１に係合するクランプ工具１９をアダプタ部５１に装着するツール装着工程を実施する。この工程では，上記ツールストッカー４１は，工具ホルダ４１１に保管するクランプ工具１９を上記工具取り出し口４１２に投入する。また，スピンドル５０は，その昇降運動により，マシニングセンタ１の上方に位置する工具交換位置に移動して待機する。
【００５６】
上記ツールチェンジャ４２は，回転アーム４２２の両端に配設された工具キャッチャ４２１のうち，一方が工具取り出し口４１２の位置に，他方がスピンドル５０のアダプタ部５１の位置に来るように回転アーム４２２を回転させる。一方の工具キャッチャ４２１は，工具取り出し口４１２にある工具を把持する。そして，アダプタ部５１に既に工具が取り付けられていれば，他方の工具キャッチャ４２１は，その工具を把持して，アダプタ部５１から取り外す。
【００５７】
そして，ツールチェンジャ４２は，回転アーム４２２を１８０度回転させる。その位置で，両方の工具キャッチャ４２１に把持する工具を，それぞれ，アダプタ部５１に取り付け，あるいは工具取り出し口４１２へ返却する。その後，ツールチェンジャ４２は，スピンドル５０と工具取り出し口４１２を結ぶ直線と略直交する方向に回転アーム４２２を向けた状態であるアーム待機位置に，回転アーム４２２を回転させ待機する。このようにして，機械加工あるいは作業中のスピンドル５０と，回転アーム４２２との干渉を防止している。
【００５８】
次に，このクランプ工具１９によりクランプ装置１０の操作部１１１を回転して行うクランプ工程を実施する。この工程は，図１の状態にあるクランプ装置１０を，図２の状態としてワーク６０をクランプするものである。ここでは，図３に示すごとく，Ｘ−Ｙテーブル２２を移動させ，スピンドル５０を昇降させて，アダプタ部５１に取り付けたクランプ工具１９を操作部１１１に係合させる。そして，スピンドル５０を回転させ，上記センタ軸１４に螺合する操作ブロック１１が土台ブロック１３に近づくよう，クランプ工具１９に係合する操作部１１１を回転操作する。そうすると，クランプ装置１０において，連結部材１５を介して操作ブロック１１と接続されたアームブロック１２は，土台ブロック１３に近づくよう移動する。
【００５９】
図１の状態にあるクランプ装置１０においては，図３に示すごとく，アームブロック１２の上記キー１２３は，センタ軸１４の上記キー溝１４１のうち傾斜部１４３に係合している。従って，アームブロック１２が下降していくと，その下降に伴ってアームブロック１２はセンタ軸１４周りを徐々に回転する。本実施例では，上記傾斜部１４３は，センタ軸１４を中心として略４５度の範囲に設けられている。そのため，上記傾斜部１４３に沿ったキー１２３の移動が完了すると，アームブロック１２は４５度回転することとなる。そして，キー１２３が垂直部１４２に係合すると，アームブロック１２に配設された押圧部１２１は，図２に示すごとく，受け部１３３と略鉛直線上に並ぶ。そしてさらに，アームブロック１２を下降させていくと，押圧部１２１と受け部１３３との間にワーク６０を狭持して固定することができる。
【００６０】
次に，上記のクランプ工具１９をアダプタ部５１から取り外すツール取り外し工程を実施する。ここでは，アダプタ部５１にクランプ工具１９を取り付けたスピンドル５０を上記工具交換位置に移動させ待機させると共に，上記工具取り出し口４１２には，次の工程に使用する加工用工具を投入しておく。
【００６１】
そして，ツールチェンジャ４２の回転アーム４２２を回転させ，該回転アーム４２２の両端に設けてある工具キャッチャ４２１のうち，一方をアダプタ部５１の位置に，他方を工具取り出し口４１２の位置になるようにする。両方の工具キャッチャ４２１は，それぞれ，アダプタ部５１に取り付けられたクランプ工具１９，工具取り出し口４１２の加工用工具を把持する。その後，ツールチェンジャ４２は，回転アーム４２２を１８０度させ，クランプ工具１９を工具取り出し口４１２に返却すると共に，加工用工具をアダプタ部５１に新たに取り付ける。その後，回転アーム４２２を，上記アーム待機位置となるよう回転させ待機させる。
【００６２】
一方，ワークの加工を終えた後には，クランプ装置１０により固定されたワーク６０をアンクランプするアンクランプ作業を実施するに当たっては，まず，上記のクランプ作業において実施したのと同様にツール装着工程を実施する。この工程では，スピンドル５０のアダプタ部５１に取り付けられた加工用工具を取り外し，上記のクランプ工具１９を，アダプタ部５１に再び取り付ける。
【００６３】
次に，このクランプ工具１９を用いて，クランプ装置１０の操作部１１１を操作して行うアンクランプ工程を実施する。ここでは，上記のクランプ工程と同様，スピンドル５０のアダプタ部５１に取り付けられたクランプ工具１９を，操作部１１１に係合させる。そして，上記クランプ工程において，操作部１１１を回転させたのと逆の方向に，操作部１１１を回転させる。
【００６４】
この工程は，図２のごとくワーク６０をクランプするクランプ装置１０を，図１の状態としてワーク６０をアンクランプするものである。ここでは，図３に示すごとく，スピンドル５０に取り付けられたクランプ工具１９により操作部１１１を回転させ，上記操作ブロック１１と一体的に昇降するアームブロック１２とを上昇させていく。
【００６５】
図２の状態にあるクランプ装置１０においては，図３に示すごとく，アームブロック１２の上記キー１２３は，センタ軸１４の上記キー溝１４１のうち垂直部１４２に係合している。従って，アームブロック１２は，まず，回転することなく直線的に上昇し，ワーク６０から離れるように移動する。
このアームブロック１２がさらに上昇していき，そのキー１２３とキー溝１４１の傾斜部１４３とが係合するようになると，アームブロック１２はセンタ軸１４周りに回転する。そして，このキー１２３が傾斜部１４３の最上部に係合するに至るまでの間に，上記アームブロック１２は，図１に示すごとく，４５度回転し，その押圧部１２１は，上記ワーク６０と対峙しない位置となる。
【００６６】
次に，ツールチェンジャ４２によりクランプ工具１９をアダプタ部５１から取り外すツール取り外し工程を実施する。この工程は，上記のクランプ作業において実施したツール取り外し工程と同様の工程である。このようにして，マシニングセンタ１による自動運転は終了する。
【００６７】
その後，作業者は，アンクランプされたワーク６０をマシニングセンタ１から回収する作業を実施する。ここでは，図１に示すごとく，クランプ装置１０の押圧部１２１は，ワーク６０と対峙しない位置となっている。したがって，上記のワーク６０を回収する作業においては，ワーク６０を略鉛直方向に持ち上げるようにして行うことができる。
【００６８】
以上のごとく，本実施例によるマシニングセンタ１は，上記構造のクランプ装置１０を有し，かつ，その操作部１１１を，スピンドル５０に取り付けたクランプ工具１９により操作してクランプ，アンクランプを実施できるよう構成してある。そのため，上記マシニングセンタ１は，ワーク６０をクランプするクランプ作業及びアンクランプするアンクランプ作業を含めて自動運転を実施することができる。したがって，作業者は，クランプ装置１０を載置するのみで良く，該クランプ装置１０を操作する必要がない。
【００６９】
さらに，本例のクランプ装置１０においては，アンクランプ状態にあるとき，押圧部１２１は，クランプ装置１０のセンタ軸１４の周りを回転し，ワーク６０と対峙しないような位置へ移動するよう構成してある。そのため，加工前のワーク６０を載置し，又は，加工後のワーク６０と回収するに当たって，クランプ装置１０の押圧部１２１とワーク６０とが干渉することがない。したがって，ワーク６０の設置，取り出し作業が非常に容易であり，その際にワーク６０に傷を付けてしまうおそれが少ない。
【００７０】
なお，本例のクランプ装置１０において，そのアームブロック１２は，押圧部１２１の他方の側に，当接部１２２を有している。該当接部１２２は，押圧部１２１がワーク６０をクランプするとき，土台ブロック１３に設けられた凸部１３４に当接するよう構成してある。そのため，押圧部１２１によりワーク６０をクランプしたときにセンタ軸１４が受ける力は，センタ軸１４を中心として対称となりバランスが良くなる。
また，ベース２０が有する上記マグネット装置は，上記クランプ装置１０に内蔵させることもできる。
【００７１】
さらにまた，上記ツールストッカー４１には，ワーク６０の種類に対応する複数種類のクランプ装置１０を保管しておくことも良い。この場合には，加工するワーク６０に対応するクランプ装置１０を，ツールチェンジャ４２により取り出してアダプタ部５１に取り付け，さらに，スピンドル５０の昇降運動等によりベース２０上の所定の位置に取り付けることも可能となる。
【００７２】
（実施例２）
本例は，実施例１のマシニングセンタ１に基づいて，上記アダプタ部５１と上記クランプ工具１９との間に，トルクジョイント５２を追加した例である。
本例においては，図５に示すごとく，クランプ工具１９には，予めトルクジョイント５２が接続され，両者を一体的に，アダプタ部５１に取り付ける。
【００７３】
該トルクジョイント５２は，アダプタ部５１とクランプ工具１９との間で，回転トルクを伝達するものである。そして，予め設定してある規定値以上の回転トルクが発生したとき，トルクジョイント５２は，クランプ工具１９に対して，アダプタ部５１を空回りさせる。そのため，このトルクジョイント５２に接続されたクランプ工具１９には，規定値以上の回転トルクが伝達されることがない。
【００７４】
以上のごとく，本例のマシニングセンタ１によれば，上記クランプ装置１０によりワーク６０をクランプする際，その操作部１１１に規定値以上の回転トルクを与えることがない。そのため，クランプ装置１０の押圧部１２１は，ワーク６０に対して必要以上の押圧力を作用させることがない。それゆえ，本例のマシニングセンタ１により加工されるワーク６０には，クランプ傷等が生じることがない。
なお，その他の構成及び，作用効果は，実施例１と同様である。
【００７５】
（実施例３）
本例は，実施例１のマシニングセンタ１を基にして，トルク制御可能なスピンドル５０に変更し，ワーク形状に応じて上記クランプ装置１０の操作部１１１に作用させる回転トルクを管理した例である。
本例では，上記操作入力装置３０によりワーク情報等を含む加工情報を入力するに当たって，上記押圧部１２１が当接する部分のワーク厚さ等の情報を含めて入力した。
【００７６】
そして，上記制御装置は，入力されたワーク厚さに応じて，押圧部１２１とワーク６０との間の適切な押圧力を算出して，これを目標押圧力として設定する。上記スピンドル５０のアダプタ部５１に取り付けた上記クランプ工具を操作部１１１に係合させて該操作部１１１を回転させるに当たっては，上記目標押圧力が実現されるよう回転トルクを設定して，クランプ工具により操作部１１１を回転させている。
【００７７】
以上のごとく，本例のマシニングセンタ１によれば，ワーク６０の種別に応じて，クランプする際の押圧力も自動的に変更することができる。そのため，上記マシニングセンタ１は，クランプする際に生じうるワーク６０の傷等の発生をさらに抑制して，良好な品質の製品を製造できることなる。
【００７８】
また，本例では，ワーク厚さをワーク情報として入力したが，このほか，ワーク６０の素材に関する情報，押圧部１２１が当接する面の面形状等に関する情報に基づき，上記操作部１１１を回転するトルクを設定することも有効である。
なお，その他の構成及び作用効果は実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，アンクランプ状態にあるクランプ装置を示す斜視図。
【図２】実施例１における，クランプ状態にあるクランプ装置を示す斜視図。
【図３】実施例１における，図２におけるクランプ装置のＡ−Ａ線矢視図。
【図４】実施例１における，マシニングセンタの一部断面図。
【図５】実施例２における，トルクジョイントを介して接続されるアダプタ部とクランク工具との接続状態を示す斜視図。
【符号の説明】
１．．．マシニングセンタ，
１０．．．クランプ装置，
１１．．．操作ブロック，
１２．．．アームブロック，
１２２．．．当接部，
１２３．．．キー，
１３．．．土台ブロック，
１３１．．．底面，
１３３．．．受け部，
１４．．．センタ軸，
１４１．．．キー溝，
１４２．．．直線部，
１４３．．．傾斜部，
２０．．．ベース，
２１．．．位置決め用孔，
２２．．．Ｘ−Ｙテーブル，
３０．．．操作入力装置，
４０．．．ツール交換装置，
４１．．．ツールストッカー，
４２．．．ツールチェンジャ，
５０．．．スピンドル，
６０．．．ワーク，
【図１】
2004009171.tif 000003
【図２】
2004009171.tif 000004
【図３】
2004009171.tif 000005
【図４】
2004009171.tif 000006
【図５】
2004009171.tif 000007