(57)【要約】【課題】加工効率と高精度加工とを両立できるようにした工作機械のクランプ装置を提供すること。【解決手段】クランプ装置は、クランプシリンダ１４の駆動に基づいて動作されるクランプ爪１８によってテーブル上のワークをクランプするようになっている。クランプシリンダ１４において第１圧力によりクランプ動作を発生させる側のロッド側室２２に接続され、そのロッド側室２２に前記第１圧力より高い第２圧力を付与するブーストシリンダ３１を接続し、そのブーストシリンダ３１の圧力付与動作がクランプ動作終了前となすようにブーストシリンダ３１のピストンストロークを設定した。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
クランプシリンダの駆動に基づいて動作されるクランプ爪によってテーブル上のワークをクランプするようにしたクランプ装置であって、
前記クランプシリンダにおいて第１圧力によりクランプ動作を発生させる側のシリンダ室に接続されて、そのシリンダ室に対して前記第１圧力より高い第２圧力を付与するブーストシリンダを設け、そのブーストシリンダの圧力付与動作が前記クランプシリンダによるクランプ動作終了前となるように前記ブーストシリンダのピストンストロークを設定した工作機械のクランプ装置。
【請求項２】
前記テーブルをモータのモータ軸に支持し、前記クランプ爪を前記モータ軸の軸心位置においてその軸心の延長方向に移動可能にしたクランプ軸に支持した請求項１に記載の工作機械のクランプ装置。
【請求項３】
前記クランプシリンダを前記モータ軸に支持した請求項２に記載の工作機械のクランプ装置。
【請求項４】
前記ブーストシリンダには、ピストンストロークを調節するための調節手段を設けた請求項１に記載の工作機械のクランプ装置。
【請求項５】
前記調節手段は、ピストンロッドの外周に着脱可能に取り付けたスペーサである請求項４に記載の工作機械のクランプ装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、流体圧シリンダを用いてワークをクランプするようにした工作機械のクランプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、位置センサを具備するピストンシリンダ装置が開示されている。このピストンシリンダ装置は、物品のクランプのために用いられる。そして、ピストンを検出するためのセンサがシリンダの端部ピース内に設けられている。
【０００３】
特許文献２には、油圧シリンダを用いたクランプ装置が開示されている。この特許文献２においては、空油圧変換器を介して油圧シリンダが動作される。すなわち、空油圧変換器における空圧シリンダ部の蓄圧を利用して油圧シリンダを動作させることにより、クランプ動作の応答性と駆動速度が高められるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５３０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１５０７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成においては、センサがピストン位置を検出することにより、吐出圧力の切換タイミングを制御することなどが可能になるが、センサがシリンダの端部ピース内に固定状態で設けられているため、前記の切換タイミングを変更することはほとんど不可能である。そして、このような構成において、クランプ圧力を低圧側に切換えるためには、センサの検出に基づいて、作動オイルの流れる経路がオリフィスを有する部分を通るように切換えられることが一般的である。このような構成においては、周囲温度が低く、従って、作動オイルの温度が低い場合は、同作動オイルの粘度が高くなって、作動オイルの動作抵抗が高くなり、円滑なクランプ動作を実行できなくなるおそれがある。
【０００６】
ところで、工作機械におけるワーククランプにおいては、加工効率向上のためにクランプ動作の高速化が求められることが多いが、このような場合、ワークに対するクランプ圧力を弱くすることは困難である。しかし、クランプ動作を高速化すると、クランプ圧力が高すぎて、高精度加工に不都合が生じるおそれがある。これに対処するために、クランプ圧力を弱くして、クランプ動作を低速化すると、サイクルタイムが長くなって、加工作業の効率化を達成し得ない。特許文献２においては、クランプ動作の駆動速度を速めることに主眼がおかれているが、クランプ圧力の適正化ということに対する配慮は払われていない。
【０００７】
本考案は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。本考案の目的は、クランプ速度を高めることができるにもかかわらず、クランプ圧力を適度に弱めることができて、高能率と高精度加工とを両立できるようにした工作機械のクランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本考案においては、クランプシリンダの駆動に基づいて動作されるクランプ爪によってテーブル上のワークをクランプするようにしたクランプ装置であって、前記クランプシリンダにおいて第１圧力によりクランプ動作を発生させる側のシリンダ室に接続されて、そのシリンダ室に対して前記第１圧力より高い第２圧力を付与するブーストシリンダを設け、そのブーストシリンダの圧力付与動作が前記クランプシリンダによるクランプ動作終了前となるように前記ブーストシリンダのピストンストロークを設定したことを特徴とする。
【０００９】
以上の構成においては、ワークのクランプに際しては、クランプシリンダに対してブーストシリンダによる高い圧力が付与されて、クランプ爪が高速でクランプ動作される。そして、クランプ爪がワークをクランプする直前にブーストシリンダによる高圧付与が終了されて、クランプシリンダによる弱い圧力付与下においてワーククランプが実行される。
【考案の効果】
【００１０】
本考案によれば、工作機械において、高速クランプ動作による加工効率の向上と、ワークに対する低圧クランプによる高精度加工とを両立できるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】アンクランプ状態におけるクランプ装置の断面図。
【図２】クランプ状態におけるクランプ装置の一部断面図。
【図３】ブーストシリンダの正面図。
【図４】クランプ装置の油圧回路図。
【図５】クランプ動作のストロークを示す説明図。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態）
以下に、本考案を具体化した工作機械のクランプ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、装置フレーム１１にモータ１２が支持されている。モータ１２のモータ軸１３の一端に回転油圧シリンダよりなるクランプシリンダ１４が取り付けられている。モータ軸１３の他端の支持台１３１にはテーブル１５が固定されている。従って、モータ１２の駆動によるモータ軸１３の回転により、クランプシリンダ１４及びテーブル１５が回転される。なお、クランプシリンダ１４に対する作動オイルの供給及び排出は、クランプシリンダ１４の外周に位置するカラー１９に接続された配管２０，２１を介して行われる。
【００１４】
図１及び図２に示すように、前記モータ軸１３の軸心位置である軸線δ上にはクランプ軸１６が軸線δの延長方向に移動可能に貫通配置されており、このクランプ軸１６の一端が図４に示す前記クランプシリンダ１４のピストン３９に連結されている。そして、クランプ軸１６はテーブル１５と一体回転される。前記支持台１３１には複数のクランプ爪１８がクランプ軸１６に軸線δに対して進退可能に支持されている。クランプ軸１６の他端部には、複数のアーム１７が設けられ、このアーム１７はカム部３０を介して前記クランプ爪１８に連結されている。そして、ピストン３９の往復に従ってクランプ軸１６の軸方向に往復されると、この軸方向移動により、前記カム部３０のカム作用により、クランプ爪１８が進退動作される。図２に示すように、クランプ爪１８が軸線δ側に進出することにより、テーブル１５上のワーク１００がクランプ爪１８によってクランプされる。
【００１５】
図３及び図４に示すように、装置フレーム１１の一部にはブーストシリンダ３１が支持されている。このブーストシリンダ３１は、ピストンロッド３２が下側となるように、従って、ピストン３６がピストンロッドの上側となるように配置されており、そのピストンロッド３２の下端にストッパ３３が取り付けられている。なお、ブーストシリンダ３１は、図３及び図４とは逆に、ピストン３６がピストンロッドの下側になるように配置されてもよい。ストッパ３３とブーストシリンダ３１のシリンダチューブ３４との間において、ピストンロッド３２には調節手段としての複数枚のスペーサ３５が着脱可能に取り付けられており、スペーサ３５の枚数に応じてピストンストロークが調節されて、ピストン３６のヘッド側（図３及び図４の上方側）の移動端位置が規定される。スペーサ３５の枚数は任意に選択される。
【００１６】
そして、図４に示すように、ブーストシリンダ３１のヘッド側室２９が前記配管２０を介してクランプシリンダ１４のロッド側室２２に接続されている。
図４において、４１，４２は切換バルブ、４３，４４はパイロット付きチェックバルブ、４５はチェックバルブを示す。
【００１７】
次に、以上のように構成された実施形態の工作機械のクランプ装置の作用を説明する。
図１及び図４に示すように、ワーク１００がアンクランプ状態においては、クランプシリンダ１４のピストン３９が上下動のストロークの上端位置にあって、カム部３０の作用により、クランプ爪１８が図５に示す進退動作のストロークαの後退（後端）位置に配置される。そして、ワーク１００がテーブル１５上に載置された状態で、開閉切換バルブ４１，４２が切換えられる。このため、作動オイルが図示しない圧力調整バルブによって圧力低下された第１圧力の状態でクランプシリンダ１４のロッド側室２２に供給されるとともに、ヘッド側室２３の作動オイルが排出される。このため、クランプ軸１６が下方へ移動されて、クランプ爪１８がクランプ方向である図２に実線で示す方向に進出移動される。
【００１８】
これと同時に、作動オイルが配管４０を介してブーストシリンダ３１のロッド側室２４に供給される。このため、配管４０のパイロット圧を受けて、パイロット付きチェックバルブ４４が開放され、ヘッド側室２９のオイルが配管２０を介して高圧で排出される。このため、ブーストシリンダ３１のヘッド側室２９内の作動オイルがクランプシリンダ１４のロッド側室２２に供給される。
【００１９】
この場合、クランプシリンダ１４側の図示しない前記圧力調整バルブによって調整されるクランプシリンダ１４のロッド側室２２内の第１圧力より、ブーストシリンダ３１のロッド側室２４の作動オイル圧力である第２圧力のほうが高く設定されている。このために、クランプシリンダ１４のロッド側室２２内に前記圧力調整バルブを介して作動オイルが供給される状態であっても、ブーストシリンダ３１のヘッド側室２９内の作動オイルがクランプシリンダ１４のロッド側室２２内に優先して供給される。従って、クランプ軸１６、すなわちクランプ爪１８は、ブーストシリンダ３１内の高い作動オイル圧力によって高速でクランプ方向に移動される。
【００２０】
そして、本実施形態では、クランプ爪１８が図５に示すストロークβ分だけ移動されて、クランプ爪１８がワーク１００をクランプする位置の直前の位置に達すると、ブーストシリンダ３１のピストン３６がストロークエンドに達する。これは、スペーサ３５の作用によって、すなわち、スペーサ３５がシリンダチューブ３４に当接することによって、ストロークエンドが規定される。従って、このストロークエンドの位置は、スペーサ３５の枚数によって決定される。このように、ピストン３６がストロークエンドに達すると、ブーストシリンダ３１からクランプシリンダ１４への作動オイルの供給が停止される。このため、クランプ動作の作動圧力は、前記圧力調整バルブによって調整された低い値となり、クランプ爪１８は、図１に示す残りのストロークγ分を弱い圧力下で移動し、その弱い圧力でワーク１００をクランプする。従って、ワーク１００の変形を抑えながら、そのワーク１００をクランプできる。
【００２１】
従って、その後の切削刃物を用いたワーク１００の加工において、高精度加工が可能になる。
ワーク１００の加工が終了すると、切換バルブ４１，４２が切換えられ、クランプシリンダ１４のヘッド側室２３に作動オイルが高圧で供給される。それにともない、配管２１内のパイロット圧によりチェックバルブ４３が開放されてクランプシリンダ１４のロッド側室２２内の作動オイルがチェックバルブ４３を介して排出される。一方、ブーストシリンダ３１のヘッド側室２９に作動オイルがチェックバルブ４５を介して供給され、それにともない、ブーストシリンダ３１のロッド側室２４の作動オイルが排出される。
【００２２】
従って、クランプ爪１８がアンクランプ位置に復帰して、次のワーク１００の加工のために待機する。
このため、本実施形態においては、以下の効果がある。
【００２３】
（１）クランプ爪１８がクランプ動作の開始からワーク１００に対するクランプ直前のタイミングまでは、作動オイルの高圧に基づいて高速でクランプ動作され、その直前タイミングにおいて低圧による低速動作に切換えられる。従って、クランプ動作を短時間で行うことができて、加工効率を向上できる。そして、ワーク１００のクランプ直前においてクランプ動作が低速の低圧動作に切換えられるために、加工効率にほとんど影響を与えることなく、ワーク１００をソフトにクランプできる。従って、ワーク１００の高精度加工を行うことができる。以上のように、本実施形態のクランプ装置を用いれば、ワーク１００の加工効率の向上と、高精度加工とを両立できる。
【００２４】
（２）ブーストシリンダ３１は、クランプシリンダ１４と配管２０を介して回路接続できる位置であれば、その設置場所を拘束されることなく、クランプ装置の装置フレーム１１上であっても、あるいは装置フレーム１１外であっても、自在に設置位置を選択できる。このため、特許文献１のようなクランプシリンダにピストン位置を検出するセンサを設ける構成に対して優位性を有する。すなわち、実施形態は、センサがクランプシリンダに搭載されたり、クランプシリンダの直近に配置されたりして、そのセンサの検出によってクランプ圧力を変更して、クランプ速度及びクランプ圧力を調節するような構成とは異なる。このような実施形態と異なる構成においては、クランプシリンダが、例えば工作機械のベッド内の奥部などに設置されると、センサの位置調節などが手間がかかる苦渋作業となり、メンテナンスも面倒になる。
【００２５】
（３）ブーストシリンダ３１によってクランプ速度とクランプ圧力の切換えが可能になるため、切換バルブにより、作動オイルが流れる回路の経路をオリフィスあるいは絞り弁を有する部分に切換える必要はない。従って、作動オイルの温度低下によって作動オイルの粘度が高くなっても、粘度低下の影響を受けにくく、円滑なクランプ動作を得ることができる。また、クランプ速度とクランプ圧力の切換えのための切換バルブ，オリフィスあるいは絞り弁が不要になるため、油圧回路の構成を簡素化できる。
【００２６】
（４）前記のように、前記のようにセンサや経路を切換えるための切換バルブが不要になるため、そのセンサや切換バルブなどの応答性等を考慮したセンサの位置調節やタイマによる時間調整などが不要になり、クランプ装置の取扱いが容易になる。
【００２７】
（５）特許文献１のように、センサを用いてクランプ速度及びクランプ圧力を切換えるようにした構成においては、作動オイルの粘度変化による作動抵抗の変化を考慮して、クランプ速度及びクランプ圧力の切換位置を決定する必要がある。従って、クランプ速度及びクランプ圧力の切換えが作動抵抗の変化を許容するための余裕を持って適切に行われるように、クランプストローク内における切換位置と、クランプ爪によるクランプ位置との間に十分な間隔を確保する必要がある。従って、クランプ爪のクランプ動作ストロークにおいて、クランプ速度の速い範囲を広くすることができず、十分に加工効率を高めることができない。これに対し、本実施形態においては、前記のように、作動オイルの粘度変化の影響を少なくできるため、クランプ速度及びクランプ圧力の切換位置とクランプ爪１８によるクランプ位置との間を狭くすることができる。従って、クランプ速度が速い領域を広くすることができて、加工効率の向上を有効に行うことができる。
【００２８】
（６）クランプシリンダ１４とブーストシリンダ３１とを同時に動作させても、ブーストシリンダ３１の方が高圧であるため、ブーストシリンダ３１の動作が優先される。従って、ブーストシリンダ３１の動作を優先させるための切換バルブなどの構成は不要であって、油圧回路の構成を簡素化できる。
【００２９】
（７）ブーストシリンダ３１には特別な構成が不要であるため、一般的で、かつ簡単な構成の油圧シリンダをブーストシリンダ３１として用いることができて、クランプ装置の構成を簡素化できる。
【００３０】
（８）スペーサ３５の枚数を変更することにより、ブーストシリンダ３１のストローク調整が容易である。従って、クランプ爪１８のクランプストローク中におけるクランプ速度及びクランプ圧力の切換位置の調節を容易に行うことができる。また、その切換位置の設定を機械的に、かつ変動することのない確実性を持って設定できて、切換位置を正確に設定できる。
【００３１】
（変更例）
本考案は、以下のような態様で具体化することも可能である。
・複数のブーストシリンダ３１をクランプシリンダ１４のロッド側室２２に接続すること。このようにすれば、クランプ爪１８のクランプ移動速度を高速化できる。
【００３２】
・複数のブーストシリンダ３１を切換バルブを介してクランプシリンダ１４のロッド側室２２に接続し、１または複数のブーストシリンダ３１をワーククランプのために選択的して、あるいは複数同時に作動できるようにすること。このようにすれば、クランプ爪１８のクランプ移動速度を調節できる。
【符号の説明】
【００３３】
１２…モータ、１３…モータ軸、１４…クランプシリンダ、１５…テーブル、１６…クランプ軸、１８…クランプ爪、３１…ブーストシリンダ、３２…ピストンロッド、３５…スペーサ。
【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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