(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向と直交する断面における外周形状が円形または多角形の被クランプ材(50)を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記被クランプ材(50)の軸方向からの挿通を許容する挿通口(36)が形成された取付フレーム(31)と、
前記挿通口(36)を囲んで取付フレーム(31)に放射状に配設され、制御装置(45)で作動制御される複数基の作動手段(32)と、
前記各作動手段(32)に対応的に配設され、該作動手段(32)の作動下に前記挿通口(36)の中心部に対して近接離間移動し、その内側面を被クランプ材(50)の外周面に当接可能な複数個の押圧部材(33)とからなり、
前記制御装置(45)により全ての作動手段(32)を一方向へ作動制御して前記各押圧部材(33)を半径外方向へ離間させた状態で、前記挿通口(36)に被クランプ材(50)を挿通し、この被クランプ材(50)の外径に基いて適宜選択した前記作動手段(32)を逆方向へ作動制御して対応の押圧部材(33)を半径内方向へ近接させ、当該の被クランプ材(50)の外周面に複数個の押圧部材(33)を適宜間隔で均一的に押圧することで、該被クランプ材(50)を固定化保持するよう構成した
ことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
前記挿通口(36)の近傍には、該挿通口(36)を通過する被クランプ材(50)の外径を検出する検出手段(38)が配設され、この検出手段(38)からの検出信号を前記制御装置(45)に出力することにより、被クランプ材(50)の外径に応じて前記各作動手段(32)を選択的に作動制御するようにした請求項１記載のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クランプ装置に関し、更に詳しくは、軸方向と直交する断面における外周形状が円形または多角形の被クランプ材を固定化保持するクランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パイプ材の端面加工機であるパイプフェーサでは、回転刃具の回転軸の軸心と平行な方向から給材された被加工材(被クランプ材)である円筒状のパイプ材を、該回転刃具の正面でかつ被加工材の給材ラインに配設したクランプ装置で径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動を不能に保持し、この状態において該パイプ材に所定の端面加工を施すようになっている。前記クランプ装置は、パイプ材の給材ラインを挟んで互いに近接・離間が可能に配設した２基のスライド体に、分割した２つのセグメントで構成されるアタッチメントの片方ずつを装着して対向的に位置させるよう構成される。また、両セグメントの対向面には、パイプ材の外周面に略一致する曲率に形成した半円状の凹部が形成されている。すなわち、一対のスライド体を相互に近接するよう移動し、アタッチメントの両セグメントをパイプ材の半径外方向から互いに近接させれば、両セグメントの凹部がパイプ材の外周面に当接して挟持し、当該パイプ材は径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動が規制された状態で固定化保持される。なお、両セグメントの対向面に、Ｖ字形の凹部を形成した型式のアタッチメントを用いる例もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記クランプ装置では、加工対象とするパイプ材の外径(直径)に適合したアタッチメントを使用するので、該パイプ材を正確かつ確実に固定化保持し得る利点がある。しかるに前記パイプフェーサでは、外径(直径)が異なる複数種類のパイプ材を加工対象とするから、オーダ変更等により外径の異なるパイプ材を加工する際には、変更後のパイプ材の外径に適合する他のアタッチメントに交換しなければならない。すなわち、アタッチメントの交換作業にかなりの時間を要することから、オーダ変更に伴う段取り替え中は加工を停止せざるを得ず、サイクルタイムの短縮や加工コストの低減等の大きな障害となっていた。また、加工対象とするパイプ材の外径に応じて複数個のアタッチメントを準備しなければならず、これらアタッチメントの製作費用が極めて嵩むものになると共に、各アタッチメントの保管場所を確保しなければならない問題もある。しかも、このアタッチメントはかなりの重量物であるから、アタッチメントの自動交換装置等の付帯設備を設計,製作しなければならず、装置全体が大型化すると共に設備費の増加を伴う欠点を内在している。
【０００４】
また、前述したように両セグメントの対向面にＶ字形の凹部を形成した型式のアタッチメントでは、パイプ材に対して各セグメントは２点で接触して保持するため、強固な保持力が得られず、該パイプの加工面にビビリが発生する問題がある。更に、パイプ材が薄肉の場合には、該パイプ材とセグメントとの接触部位が少ないために応力が集中して変形させてしまうおそれもある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、前述した課題を好適に解決するべく提案されたものであって、外周形状が円形または多角形の被クランプ材に対し半径外方向から近接・離間し得る多数個の押圧部材を円周状に配設し、被クランプ材の外径に応じて各押圧部材を選択的に近接させることで、外径の異なる複数種類の被クランプ材を好適に保持し得るようにしたクランプ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、初期の目的を達成するため本発明は、
軸方向と直交する断面における外周形状が円形または多角形の被クランプ材を、固定解除可能に固定化保持するクランプ装置であって、
前記被クランプ材の軸方向からの挿通を許容する挿通口が形成された取付フレームと、
前記挿通口を囲んで取付フレームに放射状に配設され、制御装置で作動制御される複数基の作動手段と、
前記各作動手段に対応的に配設され、該作動手段の作動下に前記挿通口の中心部に対して近接離間移動し、その内側面を被クランプ材の外周面に当接可能な複数個の押圧部材とからなり、
前記制御装置により全ての作動手段を一方向へ作動制御して前記各押圧部材を半径外方向へ離間させた状態で、前記挿通口に被クランプ材を挿通し、この被クランプ材の外径に基いて適宜選択した前記作動手段を逆方向へ作動制御して対応の押圧部材を半径内方向へ近接させ、当該の被クランプ材の外周面に複数個の押圧部材を適宜間隔で均一的に押圧することで、該被クランプ材を固定化保持するよう構成したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るクランプ装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお本実施例では、クランプ装置を加工装置としてのパイプフェーサに付帯させ、このパイプフェーサが加工対象とする被クランプ材としてのパイプ材を所定位置で固定化保持する場合につき説明する。
【０００８】
そこで、本実施例のクランプ装置の説明に先立ち、図１を基にして、実施例のパイプフェーサの構成につき要約説明する。なお説明の便宜上、図１における右側をパイプフェーサの前部、左側をパイプフェーサの後部とする。このパイプフェーサ１０は、基本的な主要構成として、主軸(図示せず)を回転自在に支持する主軸台１３が、フレーム１１の長手方向に敷設したレール１２上を摺動可能に配設されている。この主軸台１３は、フレーム１１の後端に配設したサーボモータ１６に直結したボールネジ１７と適宜螺合し、該サーボモータ１６の回転駆動下に前記レール１２に沿って前後にスライド移動するようになっている。また主軸台１３の前方へ延出した主軸の前端部に面盤１８が一体回転可能に配設されると共に、この面盤１８に回転刃具１５が着脱交換自在に取付けられている。そして、主軸台１３の上部に配設した駆動モータ１９のモータ軸に配設した駆動プーリ２０と、主軸台１３の後方へ延出した主軸の後端部に配設した従動プーリ２１との間にタイミングベルト２２が掛装され、該モータ１９を回転駆動することで、該タイミングベルト２２を介して前記面盤１８および回転刃具１５が回転するよう構成してある。またフレーム１１の前端部には、本実施例に係るクランプ装置３０を設置する設置台２３が形成されている。
【０００９】
前述の如く構成されたパイプフェーサ１０に実施される本実施例のクランプ装置３０は、図１および図２に示す如く、被クランプ材であるパイプ材５０の挿通を許容する挿通口３６を形成した取付フレーム３１と、前記挿通口３６を囲んで取付フレーム３１に放射状に配設された複数基の流体圧シリンダ(作動手段)３２と、各流体圧シリンダ３２のロッド３２ａの先端に配設され、該流体圧シリンダ３２の作動下に前記挿通口３６の中心部に対して近接離間移動が可能な押圧部材３３とから基本的に構成されている。
【００１０】
前記取付フレーム３１は縦断面Ｌ形に曲折成形され、その取着部３４が前記設置台２３の上面にボルト等で固定され、多角形(１２角形)の前記挿通口３６を形成した取付部３５が垂直に立設した状態で配設されている。また挿通口３６の端縁部には、該挿通口３６に沿って１２角形の筒状に突出した固定部３７が取付部３５から直角に延出しており、該固定部３７に前記流体圧シリンダ３２が取付けられている。なお、取付フレーム３１における挿通口３６の近傍には、図３に示す如く、該挿通口３６に挿通されるパイプ材５０の先端部の位置を検出すると共に該パイプ材５０の外径(直径)を測定する適宜検出器(検出手段)３８が配設されており、当該のパイプ材５０に対する各検出信号を制御装置４５に出力するようになっている。
【００１１】
前記流体圧シリンダ３２は、例えば油等を作動媒体とした複動式シリンダであり、本実施例のクランプ装置３０では、合計１２基の流体圧シリンダ３２が、ヘット側を前記固定部３７に取着してロッド３２ａを挿通口３６の内側へ延出させた状態で配設されている。各流体圧シリンダ３２は、１２角形の前記固定部３７の各直線部に固定されるので、結果的に中心角３０度間隔の放射状に配設される。これら流体圧シリンダ３２は、図３に示す如く、制御装置４５により運転制御される油圧装置４６に配管４７を介して個別に接続されている。この油圧装置４６には、前記各流体圧シリンダ３２に接続した夫々の前記配管４７に対応して切換弁４８が配設されており、夫々の流体圧シリンダ３２を選択的に作動制御し得るようになっている。
【００１２】
例えば図３において、前記１２基の流体圧シリンダ３２を最上部から時計方向へ３２Ａ〜３２Ｌと便宜的に符号を付して説明すると、前記制御装置４５からの指令に基き全ての切換弁４８を同期的に制御すれば、全ての流体圧シリンダ３２Ａ〜３２Ｌが同期的に作動される。また、流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｃ,３２Ｅ,３２Ｇ,３２Ｉ,３２Ｋに対応の切換弁４８だけを制御すれば、これら流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｃ,３２Ｅ,３２Ｇ,３２Ｉ,３２Ｋのみを選択的に作動させ得る。更に、流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｄ,３２Ｇ,３２Ｊに対応の切換弁４８だけを制御すれば、これら流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｄ,３２Ｇ,３２Ｊのみを選択的に作動させ得る。このように本実施例のクランプ装置３０では、１２基の流体圧シリンダ３２を制御装置４５の指令に基き、適宜選択的に作動し得るよう構成されている。
【００１３】
各流体圧シリンダ３２におけるロッド３２ａの先端に配設された前記押圧部材３３は、図５および図７等に示す如く、ロッド３２ａに取着される基部４０と、該基部４０の先端に一体的に形成された所要曲率で湾曲した押圧片４１とからなる。この押圧片４１の曲率は、例えば図５に示す如く、前記パイプフェーサ１０が加工対象とする最小径のパイプ材５０Ａの外周面の曲率と同一か、若しくは僅かに小さくなるよう設定されている。従って図７に示す如く、前記最小径のパイプ材５０Ａより大径のパイプ材５０Ｂの外周面に前記押圧片４１が当接した際には、該押圧片４１の中央部が非接触状態となり、該押圧片４１は両端の押圧部４２,４２で該パイプ材５０Ｂの外周面に当接する。そして各押圧部材３３は、対応の流体圧シリンダ３２をロッド３２ａが前進する方向へ付勢制御すれば、該ロッド３２ａの前進と共に給材ラインに近接してパイプ材５０の外周面に当接して押圧し、また該流体圧シリンダ３２をロッド３２ａが後退する方向へ付勢制御すれば、該ロッド３２ａの後退と共に給材ラインから離間するよう設定されている。
【００１４】
【実施例の作用】
次に、前述のように構成した実施例に係るクランプ装置の作用につき、以下説明する。
【００１５】
前記パイプ材５０は、パイプフェーサ１０に対して前側(図１の右側)から図示しない搬送装置で給送され、該パイプフェーサ１０の前側に設置したクランプ装置３０に近接する。このとき本実施例のクランプ装置３０は、その初期状態として、図３に示す如く、前記制御装置４５からの指令に基いて油圧装置４６における全ての切換弁４８が作動して、各流体圧シリンダ３２はロッド３２ａが後退するよう付勢制御され、全ての押圧部材３３を半径方向外方へ離間させた状態に停止している。
【００１６】
前記クランプ装置３０が初期状態で停止していることを前提として、パイプ材５０を各押圧部材３３の中央および前記取付フレーム３１の挿通口３６に挿通させると、該取付フレーム３１に配設した検出器３８が該パイプ材５０の先端部を検出し、該検出器３８による検出信号が前記制御装置４５に出力されることにより、該パイプ材５０は所定位置で停止される。このとき、前記検出器３８が当該パイプ材５０の外径寸法を計測し、その測定データも前記制御装置４５へ出力される。
【００１７】
本実施例のクランプ装置３０では、取付フレーム３１の挿通口３６に挿通された状態で停止したパイプ材５０の外径に基いて、前記１２基の流体圧シリンダ３２を選択的に作動させて、作動した流体圧シリンダ３２に配設した押圧部材３３により、当該パイプ材５０を固定化保持するようになっている。例えば図４および図５に示す如く、パイプフェーサ１０が加工対象とする最小径のパイプ材５０Ａに対しては、制御装置４５により油圧装置４６の切換弁４８を制御して、６基の流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｃ,３２Ｅ,３２Ｇ,３２Ｉ,３２Ｋを選択して同期制御し、該パイプ材５０Ａを固定化保持する。すなわち、各流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｃ,３２Ｅ,３２Ｇ,３２Ｉ,３２Ｋをロッド３２ａが前進する方向へ付勢制御することにより、これら各ロッド３２ａに配設された６個の押圧部材３３が相互に近接し、図５に示す如く、各押圧部材３３の押圧片４１がパイプ材５０Ａの外周に等間隔毎に当接する。従って、各押圧片４１における両端の押圧部４２,４２(全部で１２個所)が、パイプ材５０Ａの外周全周に亘って所定間隔で均一的に押圧されるようになるので、該パイプ材５０Ａは径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動とが好適に規制され、正確かつ確実に固定化保持される。これにより、パイプ材５０Ａを回転刃具１５で加工する場合に、該パイプ材５０Ａの加工面にビビリ等を生ずることなく、良好な加工面が得られる。
【００１８】
また図６および図７に示す如く、所定径のパイプ材５０Ｂに対しては、制御装置４５により油圧装置４６の切換弁４８を制御して、１２基全ての流体圧シリンダ３２Ａ〜３２Ｌを作動制御して、該パイプ材５０Ｂを固定化保持する。すなわち、全ての流体圧シリンダ３２Ａ〜３２Ｌをロッド３２ａが前進する方向へ付勢制御することにより、これら各ロッド３２ａに配設した全ての押圧部材３３が相互に近接し、図７に示す如く、各押圧部材３３の押圧片４１がパイプ材５０Ｂの外周に等間隔毎に当接するようになる。従って、各押圧片４１における両端の押圧部４２,４２(全部で２４個所)が、パイプ材５０Ｂの外周全周に亘って所定間隔で均一的に押圧されるようになるので、該パイプ材５０Ｂは径方向および軸方向へのスライド移動と周方向への回動とが好適に規制され、正確かつ確実に固定化保持される。
【００１９】
なお、パイプ材５０の外径が前記パイプ材５０Ｂの外径よりも小さい場合には、１２基全ての流体圧シリンダ３２をロッド３２ａが前進する方向へ作動すると、各押圧部材３３の押圧片４１同志が干渉してしまうので、前記パイプ材５０Ａの如く、６基の流体圧シリンダ３２を選択して付勢制御し、６個の押圧部材３３で該パイプ材５０を固定化保持する。また、パイプ材５０の外径が前記パイプ材５０Ｂの外径よりも大きい場合には、該パイプ材５０Ｂの如く、１２基全ての流体圧シリンダ３２Ａ〜３２Ｌをロッド３２ａが前進する方向へ付勢制御し、全ての押圧部材３３で該パイプ材５０を固定化保持する。
【００２０】
前記実施例において、パイプフェーサ１０が加工対象とする最小径のパイプ材５０Ａと、パイプ材５０Ｂより外径が小さいパイプ材５０に対しては、６基の流体圧シリンダ３２Ａ,３２Ｃ,３２Ｅ,３２Ｇ,３２Ｉ,３２Ｋを選択的に作動制御して該パイプ材５０を固定化保持するように例示したが、他の６基の流体圧シリンダ３２Ｂ,３２Ｄ,３２Ｆ,３２Ｈ,３２Ｊ,３２Ｌを選択的に作動制御して該パイプ材５０を固定化保持するようにしてもよい。また、パイプフェーサ１０が加工対象とする全てのパイプ材５０に対する固定化保持は、前記６基または１２基の流体圧シリンダ３２を選択的に同期制御する場合を例示したが、例えば４基または３基の流体圧シリンダ３２のみを選択的に同期制御して、対応の押圧部材３３だけで該パイプ材５０を押圧して固定化保持することも可能である。
【００２１】
本実施例のクランプ装置３０では、ロッド３２ａを半径方向内方へ指向させた複数の流体圧シリンダ３２を放射状に配設し、各流体圧シリンダ３２におけるロッド３２ａの先端に押圧部材３３を配設して構成したので、パイプ材５０の固定化保持については、複数の押圧部材３３を半径方向外方から所定間隔毎に当接させ、該パイプ材５０の外径全周に亘って該押圧部材３３で均一的に押圧するようになる。従って、押圧不良によって起こるパイプ材５０の不適切な変形や、固定不良によって加工時に起こる該パイプ材５０の振動等の不都合を好適に防止し得る。
【００２２】
図８は、クランプ装置３０における押圧部材３３の変形例を示すものであって、各流体圧シリンダ３２におけるロッド３２ａの先端に、パイプ材５０の軸方向に所定長さで延在する基部５２の中央が連結されている。この基部５２のパイプ材５０を指向する内側面には、該パイプ材５０の軸方向に離間して１対の押圧片５４,５４が配設されている。また基部５２の外側面には、固定部３７に摺動自在に挿通された１対のガイドロッド５６,５６が配設され、基部５２はガイドロッド５６,５６に案内された状態で半径方向に進退移動するよう構成される。すなわち、図８に示す押圧部材３３では、パイプ材５０の外周に対して軸方向に離間する２個所で押圧片５４,５４が夫々当接して保持するよう構成される。
【００２３】
前述した実施例では、取付フレームに１２基の作動部材を配設した場合につき説明したが、本願はこれに限定されるものでなく、作動部材の配設数は任意に設定することができる。また被クランプ材の外径に関しては、パイプフェーサ側の制御手段に予め入力されたデータを用いることも可能である。更に、本発明に係るクランプ装置は、実施例に示すパイプフェーサで加工されるパイプ材をクランプするのに使用されるだけではなく、各種の加工装置において被クランプ材の外径が変化するものに使用可能である。なお、被クランプ材としてはパイプに限らず中実な棒状材料等であってもよいことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係るクランプ装置によれば、外周形状が円形または多角形の被クランプ材に対し、半径方向外方に放射状に複数個の押圧部材を配置し、各押圧部材を対応の作動手段で半径方向内方へ移動可能に構成した。そして、各作動手段を制御装置で作動制御するよう構成したので、夫々の作動手段を選択的に作動制御することにより、被クランプ材の外径に応じて相互に近接する押圧部材の数を変更し得る。すなわち、小径の被クランプ材の場合は少数の押圧部材で固定化保持すると共に、大径の被クランプ材の場合は多数の押圧部材で固定化保持することができる。従って、被クランプ材の外径に応じたアタッチメントが必要なく、またアタッチメントの自動交換装置等の付帯設備も必要ないから、クランプ装置を小型化し得ると共に製作コストを大幅に低減し得る利点がある。
【００２５】
更に、オーダ変更に伴って被クランプ材の外径が変わった場合には、制御装置により作動手段を選択的に作動させるだけで簡単かつ迅速に対応し得るから、段取り作業および段取り時間を不要としてサイクルタイムの大幅な短縮と、被クランプ材の加工コストの低減を可能とする等の極めて有益な効果を奏する。しかも、被クランプ材に対して複数の押圧部材で保持するのでその接触部位は多く、薄肉の被クランプ材を変形させることなく固定化保持することができる。また被クランプ材を強力に保持し得るので、該クランプ材を加工する場合にはその加工面にビビリ等を生じさせるのを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランプ装置を設置するパイプフェーサを概略で示す側面図である。
【図２】本発明に係るクランプ装置を設置するパイプフェーサを概略で示す正面図である。
【図３】本発明の実施例に係るクランプ装置の概略構成図である。
【図４】パイプフェーサの加工対象である最小径のパイプ材を固定化保持するために、押圧部材を選択的に相互に近接させる状態を示す作動状態図である。
【図５】最小径のパイプ材の外周面に押圧部材が当接して該パイプ材を固定化保持した状態を示す説明図である。
【図６】所定径のパイプ材を固定化保持するために、全ての押圧部材を相互に近接させる状態を示す作動状態図である。
【図７】所定径のパイプ材の外周面に全ての押圧部材が当接して該パイプ材を固定化保持した状態を示す説明図である。
【図８】実施例に係る押圧部材の変形例を示す要部概略構成図である。
【符号の説明】
３１  取付フレーム
３２  流体圧シリンダ(作動手段)
３３  押圧部材
３６  挿通口
４５  制御装置
３８  検出手段
５０  被クランプ材
【図１】
0003755060.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
0003755060.tif 000009