(57)【要約】【課題】  テーブル上方に位置決めされたパレットに、テーブル上に設けた軽量のクランプ部材を操作させてテーブルの基準面にパレットを位置決めしパレットを固定することができるパレットクランプ装置の提供。【解決手段】  テーブル側に、上部に基準テーパ面が形成され上下動可能にテーブルに穿設された第１油圧シリンダに嵌通された位置決め用のピストンと、このピストンの中心穴上部に内包されるコレットと、前記ピストンの中心穴に嵌通され頭部が前記コレットの基部と係合し前記ピストンの中心穴の下部に形成した第２油圧シリンダに嵌通するピストンが形成されたピストン桿と、前記第１及び第２油圧シリンダに圧力流体を供給する油圧源と流路とを設け、パレット側に、前記基準テーパ面に対応するテーパ受面を有する台座と、前記コレットに把持可能なプルスタッドとからなるクランプ部材を複数組設けてパレットをテーブルに当接固定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレットをテーブル上に位置決め固定するクランプ装置であって、前記テーブルには上面に開口して第１油圧シリンダとなる凹所と、該凹所に上下動可能に嵌装され上端を基準テーパ面とし中心穴が穿設された位置決めピストンと、該位置決めピストンの中心穴上部に内装されたコレットと、該コレット基部に係合する頭部を有し前記中心穴に上下動可能に嵌装されるピストン桿と、該ピストン桿を駆動する第２油圧シリンダ部材と、前記第１油圧シリンダ及び前記第２油圧シリンダ部材と油圧源とを接続する流路とを設け、前記パレットには前記位置決めピストン上端の基準テーパ面に嵌合するテーパ受面が形成され前記パレットの下面に固設された受座と、該テーパ受面の中心に前記コレットに係合するプルスタッドとを設けてなり、パレットクランプ時パレットを降下させないで位置決めピストンを上昇させて位置決めし続いてピストン桿を降下させてクランプを行い、その後パレットをテーブルに固定することを特徴とするパレットクランプ装置。
【請求項２】
前記第２油圧シリンダ部材は、前記位置決めピストンの中心穴にシリンダ室を穿設し前記ピストン桿に形成したピストンを嵌通するようになした請求項１に記載のパレットクランプ装置。
【請求項３】
前記第２油圧シリンダ部材は、前記凹所の下部に嵌装され前記ピストン桿の下端部に設けたピストンが嵌通されるシリンダ室が設けられたシリンダブロックでなる請求項１に記載のパレットクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを載置可能なパレットを工作機械のテーブル上に固定するパレットクランプ装置で、詳しくはパレットをテーブルにコレットで引っ張って固定する形式のパレットクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ等の工作機械において、ワークの着脱などの段取時間を短縮するために、従来から自動パレット交換装置（以降ＡＰＣ装置という）が用いられている。一般に、このＡＰＣ装置は工作機械のテーブル上にパレットを固定するパレットクランプ装置と、前記テーブル上にパレットを搬送し、当該テーブル上からパレットを排出するパレット搬送装置とを備えている。
このテーブル上にパレットを固定するパレットクランプ装置は、パレットの下面に被把持部であるプルスタッドが取着され、テーブルの上面に把持部であるコレットと、このコレットをテーブル側に引っ張る付勢部が設けられている。
【０００３】
図５は従来のパレットクランプ装置のクランプ部断面図である。図５において、テーブル１０１とパレット１０２との間に四か所のクランプ部を備えている。各クランプ部のテーブル側にはテーブル１０１の上面から突出するように設けられたテーパ基準面１０３ａが形成され、中心穴１０３ｂが穿設された台座１０３がテーブル１０１の穴１０１ａに嵌着されている。台座１０３の中心穴１０３ｂに設けられたコレット１０４は、同じく中心穴１０３ｂでピストンロッド部１０５ａが案内されるピストン１０５と、テーブル１０１の穴１０１ａとでピストン・シリンダ部材を構成するように設けられている。
【０００４】
また、各々の台座１０３のテーパ基準面に対応しパレット１０２ａの下面には、テーパ受面１０７ａが形成された受座１０７が取着されている。受座１０７と同心に下方に頭部１０６ａが突出する頭付軸１０６がパレット１０２に取着されている。シリンダ室１０１ｂに圧力流体が注入されピストン１０５が上昇しコレット１０４が開口する。パレット１０２をテーブル１０１に降下接近させ台座１０３と受座１０７のテーパ部とを嵌着させる。シリンダ室１０１ｂの流路を開放しシリンダ１０１ｃに圧力流体を注入すると、ピストンロッド部１０５ａが降下すると共にコレット１０４の爪１０４ａが閉じ、頭部１０６ａを把持しつつパレット１０２を下方に引っ張りテーブル１０１に固定する。
【０００５】
図５にもとづき説明した上記コレットを用いたパレットクランプ装置に類似するものを図６に示す。図６において、パレット３の下面に、被クランプ部４を下方に突出させて台枠１に設け上方にコレット７が開口可能にクランプ室２が設けられている。クランプ室２のピストンの上昇によりコレット７が開口し、そこへパレット３の被クランプ部（いわゆるプルスタッド）を降下挿入させる。その後前記ピストンを降下させることによりコレット７の爪が閉じプルスタッドを把持するものである。〔例えば特許文献１参照〕
【特許文献１】実開平３−２９２４６号公報  第１図（本願の図６に対応、符号は特許文献１のものをそのまま使用）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術で述べたパレットクランプ装置では、軸テーパに形成されたテーパ基準面はテーブル側に固定されているため、搬送されてきたパレットを降下させて位置決めし、持ち上げてからテーブルから搬出する必要がある。ワークを載置したパレットの重量はワークを含めると相当重くなるので昇降動作を迅速に行うことが容易ではない。更に、パレットをテーブルより一旦上に持ち上げてテーブル外へ送り出す必要があり、パレット交換時間が長くなるという問題を有していた。
また、テーブルを短時間内に昇降させるためには、相応した大きな動力とそれに適合した機構が必要であり、設備をコンパクトにできないという問題を生じていた。
【０００７】
発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、重量の大きなパレット自体を昇降動作させることなく、軽量なクランプ部の昇降駆動によりパレットのテーブル上での位置決めとテーブルにクランプすることが可能なクランプ部を有するパレットクランプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、パレットをテーブル上に位置決め固定するクランプ装置であって、前記テーブルには上面に開口して第１油圧シリンダとなる凹所と、該凹所に上下動可能に嵌装され上端を基準テーパ面とし中心穴が穿設された位置決めピストンと、該位置決めピストンの中心穴上部に内装されたコレットと、該コレット基部に係合する頭部を有し前記中心穴に上下動可能に嵌装されるピストン桿と、該ピストン桿を駆動する第２油圧シリンダ部材と、前記第１油圧シリンダ及び前記第２油圧シリンダ部材と油圧源とを接続する流路とを設け、前記パレットには前記位置決めピストン上端の基準テーパ面に嵌合するテーパ受面が形成され前記パレットの下面に固設された受座と、該テーパ受面の中心に前記コレットに係合するプルスタッドとを設けてなり、パレットクランプ時パレットを降下させないで位置決めピストンを上昇させて位置決めし続いてピストン桿を降下させてクランプを行い、その後パレットをテーブルに固定するものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、パレットをテーブル上に固定するクランプ装置において、パレットが載置されるテーブル側の基準テーパ面とパレットの下面に設けられたテーパ受面とを当接させるとき、テーパ受面を降下させず、基準テーパ面を上部に形成した軽量な位置決めピストンのみを上昇させるようにして両テーパ面を当接させ、その後コレットでクランプさせて密着させるようにしたものである。
クランプ後のパレットを下シリンダ室の圧力流体を開放してテーブルに降下させ密着させることができる。また、上シリンダ室に圧力流体を供給して油圧固定することも可能である。パレットを位置決めするために重量の大きいパレットをテーブル上で昇降させる大規模な機構を設ける必要もなく、パレット交換の所要時間を短縮することが可能である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、前記第２油圧シリンダ部材が、前記位置決めピストンの中心穴にシリンダ室を穿設し前記ピストン桿に形成したピストンを嵌通するようになしたものである。
請求項２の発明によれば、コレットの開閉を操作するピストン桿と第２油圧シリンダを、位置決めピストンの中心穴に設けることによりパレットクランプ装置をコンパクトに構成したものである。
【００１１】
また、請求項３の発明は、前記第２油圧シリンダ部材が、前記凹所の下部に嵌装され前記ピストン桿の下端部に設けたピストンが嵌通されるシリンダ室が設けられたシリンダブロックでなるものである。
請求項３の発明によれば、第２油圧シリンダをピストン桿の下方に設けることによりシリンダ室の有効断面積を大きくすることによりコレットの把持力をより強固にするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパレットクランプ装置は上述の手段により課題を解決するようにした結果次に記載する効果を奏する。
請求項１の発明は、パレットとテーブルの両テーパ面を当接させるときに、重量の大きいパレットを降下させることなく、両者の位置をそのままにして昇降の容易な軽量の位置決めピストンを操作して接合し、ピストン桿を操作してクランプさせるのみであり、衝撃なく迅速な動作でクランプができるという効果を有する。また、パレット交換装置にパレットを昇降させる強固な構造物が必要でないという効果を有する。また、基準面の接合操作、クランプ操作は圧力流体の供給の制御で可能であり、パレットをテーブルに圧力流体で更に強く固定することも可能である。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の効果に加えて、第２油圧シリンダを位置決めピストンの内径側に、ピストン桿を嵌通できるように形成することにより、コレットを開閉する機構をコンパクトに構成できる効果を有する。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１に記載の効果に加えて、第２油圧シリンダをピストン桿の軸端部に設けることにより、シリンダ室の断面積を大きくすることができるのでコレットによるプルスタッドの把持力、換言すればパレットの保持力が強固になるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の具体的な実施形態を図面にもとづき説明する。
実施例１はテーブル上面に穿設された凹所に第１シリンダを設け、これに嵌通される位置決めピストンの中心穴に第２油圧シリンダを設け、これにピストン桿を嵌通したものである。実施例２はテーブル上面に穿設した凹所に第１油圧シリンダと第２油圧シリンダとを直列に配設したものである。
【実施例１】
【００１６】
図１はパレットクランプ装置の断面図、図２はコレット４の爪４ｂが開口した状態図である。図１において、パレット固定部は、テーブル１の上面の三か所以上の位置に配置され、そのクランプ部は、テーブル１の上面に突出して設けられている。テーブル１には、上面に開口した凹所即ち第１油圧シリンダの穴１ａが穿設されている。穴１ａに上下動可能にストローク量Ｓ２の位置決めピストン２が嵌装されている。位置決めピストン２の昇降のため上シリンダ室Ｕ１、下シリンダ室Ｌ１への流路Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ設けられている。位置決めピストン２の上端部には基準テーパ面２ａが軸テーパに形成され、大径部に繋がる円筒面２ｂは凹所の上面に固設される蓋３の内径面３ａで案内されている。
【００１７】
第１油圧シリンダの下シリンダ室Ｌ１に圧力流体が供給されると、位置決めピストン２は上限に上昇し基準テーパ面２ａは蓋３の上面より上に突出する。位置決めピストン２に穿設された中心穴の上部分２ｃにはコレット４が内装されている。コレット４の基部４ａはピストン桿５の頭部５ａと係合し、ピストン桿５は位置決めピストン２の中心穴の下部分２ｄに形成された第２油圧シリンダのシリンダ室２ｅに嵌通され、ストローク量はＳ１である。
【００１８】
テーブル１の凹所１ａの基底部にピストン桿５が嵌装可能な穴１ｂが穿設され深さＳ３はストロークＳ２より大きく設計されている。ピストン桿５の昇降用のため上シリンダ室Ｕ２，下シリンダ室Ｌ２への流路Ｐ３，Ｐ４がそれぞれ設けられている。
図２において、ピストン桿５の下シリンダ室Ｌ２に圧力流体が供給されるとコレット４は押し上げられ、コレット４の基部４ａは、図示しないリング状に形成した引っ張りばねで軸心に向け付勢されているので爪４ｂは開口する。
【００１９】
次にパレット６には、その下面に位置決めピストン２の上端の基準テーパ面２ａと嵌合するテーパ受面７ａを有する受座７が外径を案内面６ａとして取着されている。受座７は小径側寸法で穴が穿設されコレット４が上昇して爪４ｂが開口できる空間が確保されている。受座７の取着面中心にコレット４の爪４ｂが把持係合できるように突出部の頭部８ａが形成されたプルスタッド８が固設されている。
【００２０】
次に実施例１のパレットクランプ装置の作用について説明する。図３は、クランプされたパレットがテーブル上に着座させた状態図である。
パレット６がテーブル１に搬送され所定のレール上の所定の位置に停止する。パレット６はテーブル１の方向に降下せず、そのままの状態で停止する。まず、コレット４の爪４ｂを、下シリンダ室Ｌ２に流路Ｐ４から圧力流体供給し、ピストン桿５をストロークＳ１だけ上昇させて開口させておく。テーブル１に設けられた第１油圧シリンダの下シリンダ室Ｌ１に流路Ｐ２から圧力流体が供給されて、位置決めピストン２とピストン桿５とが上昇する。
【００２１】
そして、基準テーパ面２ａを有する位置決めピストン２が蓋３の穴３ａに案内され上方に移動し、パレット６の下面に取着されている受座７のテーパ受面７ａと当接する。このときコレット４の爪４ｂは開口しているので、パレット６の下面のプルスタッド８の頭部８ａと接触することはない。その後、ピストン桿５の上シリンダ室Ｕ２に流路Ｐ３から圧力流体を供給すると、ピストン桿５はストロークＳ１だけ下方に移動するので、コレット４の爪４ｂは閉じプルスタッド８の頭部８ａを把持させることができる。
【００２２】
従って、パレットをテーブルに位置決めし固定する際に、ワークを含めたパレットの重量体を昇降させることがないので、パレット交換時間の短縮化が可能となる。
図３において、一体になったパレット６と位置決めピストン２とを位置決めした後、コレット４のクランプ状態を保ったままで、下シリンダ室Ｌ１，Ｌ２の圧力を開放してパレット６をテーブル１にストロークＳ２だけ降下させる。上シリンダ室Ｕ１に流路Ｐ１から圧力流体を供給することにより、パレット６をテーブル１に固定することが可能である。
【実施例２】
【００２３】
図４はパレットクランプ装置の断面図で、テーブル上面と穿設した凹所に第１油圧シリンダと第２油圧シリンダとを直列に配設したものである。ストローク量Ｓ１に設定された位置決めピストン２の形状と機能が実施例１と共通するので、ここでは第１油圧シリンダに係る構成の説明を省略し、主として第２油圧シリンダに係る構成を図２にもとづき説明する。
【００２４】
図４において、コレット４の爪４ｂを開閉する第２油圧シリンダ部材は位置決めピストン２に上下動可能に嵌装され、ストローク量がＳ１＋Ｓ３に設定されたピストン桿１１と、テーブル１の上面の穿設穴１ａの基底部に装着され、下方に開口して穿設されたシリンダ室を有し止めねじ１３で凹所１ａに固定されるシリンダブロック１２とで構成されている。
【００２５】
ピストン桿１１は頭部１１ａがコレット４の基部４ａと係合し、位置決めピストン２の中心穴の下部分２ｄに嵌通されている。また、ピストン桿１１の下方の軸端部分にピストン１１ｂが形成されている。ピストン１１ｂはシリンダブロック１２のシリンダ室に嵌通され、上シリンダ室Ｕ２の深さＳ３はストロークＳ２より大きく設計されている。位置決めピストン２が降下したときシリンダブロック１２の上面に着座させるためである。
【００２６】
シリンダブロック１２は、テーブル１の上面に穿設した凹所１ａに位置決めピストン２と同心に嵌装され、同軸上に穿設した穴にピストン桿１１が上下動可能に嵌通されている。実施例２におけるピストン桿１１の動作は実施例１のピストン桿５と同じで、コレット４の爪４ｂを開閉させパレット６をクランプさせるものである。
【００２７】
次に実施例２のパレットクランプ装置の作用を説明する。
図４において、最初にコレット４の爪４ｂを下シリンダ室Ｌ２に、流路Ｐ４から圧力流体を供給し、ピストン桿１１をストロークＳ１だけ上昇させて開口させておく。第１油圧シリンダの下シリンダ室Ｌ１に流路２から圧力流体が供給され、位置決めピストン２も上シリンダ室Ｕ１の上限まで上昇する。この時上方からパレット６のプルスタッド８が爪４６の中心に降下挿入され、位置決めピストン２の基準テーパ面２ａは、パレット６の下面に取着されている受座７のテーパ受面７ａと当接する。
【００２８】
開口しているコレット４の爪４ｂを閉じてプルスタッド８を把持させるため、ピストン桿１１の上シリンダ室Ｕ２に流路Ｐ３を介し圧力流体を供給し、ピストン桿１１をストロークＳ１だけ下方に移動させる。パレット６と位置決めピストン２とを一体にすることにより、パレット６はテーブル１上で位置決めされ、位置決めピストン２を介しテーブル１に保持される。
【００２９】
更に、強固にテーブルにクランプするために、コレット４のクランプ状態を保ったままで下シリンダ室Ｌ１，Ｌ２の圧力流体を開放し、パレット６をテーブル１にストロークＳ２だけ降下させる。その後、上シリンダ室Ｕ１に流路Ｐ１から圧力流体を供給することにより可能となる。前述のように、軽量な位置決めピストン２とピストン桿１１を閉じることにより、パレットの重量体を位置決めして保持させる時に降下させないので、パレットの位置決めやクランプに要するパレット交換時間の短縮化が可能となる。
実施例２の第２油圧シリンダはプルスタッド８の把持力を強化し、パレット６をより強固に固定することができる。
尚、クランプの駆動源として油圧シリンダを用いているが、電動など他の駆動源を用いても良い。また、シリンダは、一方の室にばねなどを設けて、油圧による駆動を他方の室のみとして配管などを簡略化しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】パレットクランプ装置の断面図で、テーブル上面に穿設した凹所に第１油圧シリンダを設け、これに嵌装される位置決めピストンの中心穴に第２油圧シリンダを設けピストン桿を嵌装したものである。〔実施例１〕
【図２】コレットの爪が開口した状態図である。〔実施例１，２〕
【図３】クランプされたパレットがテーブル上に着座させた状態図である。〔実施例１，２〕
【図４】パレットクランプ装置の断面図で、テーブル上面に穿設した凹所に第１油圧シリンダと第２油圧シリンダとを共に設けたものである。〔実施例２〕
【図５】従来のパレットクランプ装置のクランプ部断面図でる。
【図６】従来のパレットクランプ装置のクランプ断面図である。〔特許文献１〕
【符号の説明】
【００３１】
１  テーブル
２  位置決めピストン
３  蓋
４  コレット
５，１１  ピストン桿
６  パレット
７  受座
８  プルスタッド
１２  シリンダブロック
１３  止めねじ
Ｕ１，Ｕ２  上シリンダ室
Ｌ１，Ｌ２  下シリンダ室
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４  流路
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  ストローク
【図１】
2005081480.tif 000003
【図２】
2005081480.tif 000004
【図３】
2005081480.tif 000005
【図４】
2005081480.tif 000006
【図５】
2005081480.tif 000007
【図６】
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