JP4210280B2 - ワークのクランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークのクランプ装置に関し、特に、機種切り換えができるワークのクランプ装置に関する。

従来、生産性を向上させるために、ワークに対応した専用加工機が用いられ、例えば、ロータリーテーブルに配置されたパレットにワークをクランプして、順次複数の工程を加工するロータリーテーブル方式の専用加工機がある。この種の加工機においては、位置決め精度や安定したクランプ性能を確保する観点から、パレットにワークをクランプするための駆動源（アクチュエータ）を備えたものが一般的であった。
他方、構成を簡易にするため、ばねだけでクランプし、駆動源をパレットに設けないパレット治具も知られている（例えば、特許文献１）。
実開平６−３５４１号公報（考案の詳細な説明の段落０００８〜００１２、図１）

しかしながら、ロータリーテーブル側に駆動源まで備えると、加工中の切削液や洗浄液が駆動シリンダの内部に入り込んで作動不良を発生させたり、耐久性を低下させたりするだけでなく、装置全体が大型化するという問題があった。
また、特許文献１に記載の技術では、パレットに駆動源は不要であるものの、機種ごとに寸法の異なるワークに対応できないという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、基準穴を有するワークに適したクランプ装置であって、装置のコンパクト化を図るとともに、駆動源の耐久性を向上させ、しかも、基準穴の異なる機種の切り換えができるワークのクランプ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るワークのクランプ装置は、ベースと、このベースに対して順次工程ごとに回転送りされるロータリーテーブルと、このロータリーテーブルの各工程に対応して配置され、基準穴を有するワークを保持するパレットユニットと、を有するワークのクランプ装置であって、前記パレットユニットは、前記基準穴に挿入される複数の機種に対応した複数の位置決めピンが設置された前記ワークを載置するパレットと、前記ワークをばねによる押圧力で保持するクランプ機構部と、前記位置決めピンを切り換え可能とする切り換え機構部と、を備え、前記クランプ機構部を作動させるクランプ駆動部と、前記切り換え機構部を作動させる切り換え駆動部と、前記クランプ駆動部および前記切り換え駆動部を前記パレットユニットに対して進退させて係合離脱させる昇降ユニットと、を前記ベースに備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、ワークを載置するパレットに、複数の位置決めピンを切り換えることができる切り換え機構部を設けたことで、基準穴の形状が異なる複数の機種のワークに適応することが可能となる。
また、切り換え機構部をロータリーテーブル側のパレットユニットに設け、切り換え機構部を作動させる切り換え駆動部をベースに設けたことで、ロータリーテーブル側の機構を小型化するとともに、加工中の切削液等による駆動源の不具合を防止することができる。
さらに、ロータリーテーブル側のクランク機構部は、ばねによる押圧力でワークを保持することで、駆動源を必要としない簡易な構成となり、ロータリーテーブル側の機構を小型化するとともに、加工中の切削液等による駆動源の作動不良を防止することができる。
そして、昇降ユニットにより、クランプ駆動部および切り換え駆動部をパレットユニットに対して進退させて係合離脱させることで、必要なステーションではクランプ機構部および切り換え機構部を作動させることができる。

前記発明において、クランプ駆動部および切り換え駆動部を、ワークの投入払出ステーションにおいて前記パレットユニットに係合離脱させる構成とすることが望ましい。

かかる構成によれば、ワークの投入および払い出しの際にクランプ機構を作動させることで、ワークのクランプおよびアンクランプが可能となり、また、機種の切り換え機構を作動させて、ワークに対応した位置決めピンに切り換えることができる。

前記発明において、位置決めピンを、ワークの基準穴に対して抜き差し可能に前記パレットに保持するホルダと、このホルダを、前記位置決めピンが前記ワークの基準穴に対して入り込む方向に付勢する支持ばねと、前記ホルダに連結して設けられた係合片と、予め定められたステーションで、前記係合片に係合可能に前記ベースに配置された係合部材と、この係合部材と連結され、前記係合部材を前記位置決めピンを抜く方向に移動させる前記ベースに設置された抜き差し駆動部と、を備えた構成とすることが望ましい。

かかる構成によれば、所定のステーションで、位置決めピンを保持するホルダに連結して設けられた係合片に、係合部材を介して抜き差し駆動部を係合させることで、位置決めピンを抜く方向に移動させて、位置決めピンが挿入されていると加工しにくいような基準穴の内径側からの加工を容易にする。
また、抜き差し駆動部をベースに設け、必要なステーションではパレット側と係合させて、位置決めピンを抜くことができるように構成したため、ロータリーテーブル側の機構を小型化するとともに、加工中の切削液等による駆動源の作動不良を防止することができる。

前記発明において、パレットを、ワークの基準穴を備えた部位を載置する可動パレットと、基準穴を備えていない部位を載置する固定パレットとに分けて、可動パレットに位置決めピンを設けることが望ましい。

かかる構成によれば、機種ごとに相違するワークの基準穴を備えた部位を載置する可動パレットと、機種が変わっても共通して適用できる部位を載置する固定パレットとを分けて構成することで、パレット全体を切り換えるのではなく、可動パレットのみを切り換えることとしたため、切り換え機構部を小型化し、簡素化することができる。

前記発明において、ワークをコンロッドとし、基準穴はコンロッドの小端穴とすることが望ましい。
かかる構成によれば、コンロッドは小端穴と大端穴を有し、これらの穴の位置関係、並びに穴加工およびこれに付随する油穴等の加工精度が要求されるところ、小端穴を基準穴とすることで、位置決めが容易で、小端穴を基準とした加工精度を確保することができる。また、エンジンの機種の相違により、コンロッドの小端穴の内径が異なる場合であっても、位置決めピンを機種に対応して切り換えることで、機種変更が可能となる。

前記発明において、クランプ機構部は、ワークをばねの押圧力によりパレットに押し付けて保持するクランプアームと、基準穴を回転軸とした回転を規制するように、ワークを挟持してばねの押圧力により保持するクランプ爪と、を備えて構成することが望ましい。

かかる構成によれば、基準穴を原点として位置決めし、基準穴を回転軸とした回転を規制するクランプ爪で保持することで、基準穴を有するワークの位置決めおよびクランプを的確、かつ簡易に行うことができる。
また、ワークの回転を規制し、ワークの長さ方向は自由とすることで、機種の相違によるワークの長さの違いに対応しやすい。

前記発明において、切り換え機構部は、複数の位置決めピンを同一円上で回転自在に保持するとともに、複数の位置決めピンと一体として回転可能な係合片を備え、切り換え駆動部は、前記係合片と係合可能な係合部材と、この係合部材を回転させる切り換え駆動源と、を備えた構成とすることが望ましい。

かかる構成によれば、切り換え駆動部をパレットユニットに係合させて、係合片に係合部材を係合させ、切り換え駆動源により係合部材を回転することで、切換機構部を作動させることができるため、簡易な構成により、ロータリーテーブル側の機構を小型化するとともに、加工中の切削液等による駆動源の作動不良を防止することができる。

本発明に係るワークのクランプ装置によれば、基準穴を有するワークに適したクランプ装置であって、装置のコンパクト化を図るとともに、駆動源の耐久性を向上させ、しかも、基準穴の異なる機種の切り換えができるワークのクランプ装置を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のロータリーテーブル周りの平面図であり、図２は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のパレットにワークが載置された状態を示す平面図であり、図３は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動ユニットとパレットユニットとの係合が解除された状態を示す断面図であり、図４は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動ユニットがパレットユニットと係合された状態を示す断面図であり、図５は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の可動パレット周りの構成を説明するための要部断面図であり、図６は可動パレットの分解斜視図である。

本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置について、ワークとしてエンジンに使用されるコンロッドを例として説明する（図２参照）。
本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置は、図１に示すように、ロータリーテーブル方式の加工機Ｒ／Ｍに適用されるものである。この加工機Ｒ／Ｍは、ベースとしての基板１（図３参照）に対して回転送りされるロータリーテーブル２に配置された各工程に対応するパレット３１にワークであるコンロッドＷがクランプされている。第１ステーションである投入払出ステーションから右回りに順次各ステーションの工程が行われ、各ステーションには、油穴や油溝、面取り等の加工機Ｍ／Ｃの他、洗浄機Ｃ／Ｍ等が適宜配置されている。
なお、本発明の実施形態に係るクランプ装置が使用されるロータリーテーブル方式の加工機Ｒ／Ｍにおいては、一例として、投入ステーションと払い出しステーションが共通化されて第１ステーションを構成し、図示しないロボットでワークＷの投入および払い出しを行なう。また、第６および第８ステーションで小端穴Ｗ２１（図２参照）の内径側から油穴のばり取りや洗浄が行われるが、その他のステーションの詳細な説明は重要ではないので省略する。

ワークであるコンロッドＷは、図２に示すように、大端部Ｗ１と小端部Ｗ２とを柄部Ｗ３で連結した平面視で細長いひょうたんのような形状を有し、大端部Ｗ１には図示しないエンジンのクランクピンが挿入される大端穴Ｗ１１が形成され、小端部Ｗ２には図示しないエンジンのピストンピンが挿入される小端穴Ｗ２１が形成されている。小端穴Ｗ２１がコンロッドＷの基準穴となり、コンロッドＷを載置するパレット３１に配置された位置決めピン４ａに小端穴Ｗ２１を挿入してコンロッドＷが所定の基準位置Ｇに収められている。
また、ワークであるコンロッドＷは、小端穴Ｗ２１に挿入された位置決めピン４ａと、柄部Ｗ３を上方からパレット３１に押し付けて保持するクランプアーム３４１ａと、大端部Ｗ１を両側から挟持するクランプ爪３４２ａと、によってパレット３１に保持されている。なお、後記するが、クランプアーム３４１ａは、クランプ位置ＣＲからアンクランプ位置ＵＣまで９０度回転可能に構成されている。

ここで、パレット３１は、本実施形態においては、１つのステーションにおいて、２つのパレット３１，３１を横並びに配置して、２つのコンロッドＷ，Ｗを載置しているが、各パレット３１，３１の構成は基本的に同一であるので、以降は一方のパレット３１について説明する。
なお、本実施形態においては、２つのパレット３１，３１で構成したが、これに限定されるものではなく、１つであってもよい。また、コンロッドＷ，Ｗは同一であっても、機種の異なるものであってもよいし、加工機Ｍ／Ｃ等のレイアウトによっては例えば左右対称に配置してもよい。

本実施形態に係るワークのクランプ装置は、図３に示すように、ベースとしての基板１と、前記したロータリーテーブル２と、ロータリーテーブル２の各工程に対応して配置されたコンロッドＷを保持するパレットユニット３と、パレットユニット３に係合離脱可能に基板１に設けられた駆動ユニット５と、を備えている。

パレットユニット３は、ワークとしてのコンロッドＷを載置するパレット３１と（図２参照）、位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃを切り換える切り換え機構部３２と（図３参照）、位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃをコンロッドＷから抜き差しする抜き差し機構部３３と、コンロッドＷをばねによる押圧力で保持するクランプ機構部３４と（図７参照）、を備えている。

パレット３１は、図２に示すように、一例として、コンロッドＷの大端部Ｗ１を載置する固定パレット３１ａと、コンロッドＷの小端部Ｗ２を載置する可動パレット３１ｂと、に分割して構成されている。
固定パレット３１ａは、平面視で大端穴Ｗ１１の内部に対応する部分が貫通された矩形の枠状に形成され、可動パレット３１ｂは、平面視で円形に形成され、ロータリーテーブル２に対して、同一円上に配置された位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃと一体になって回転自在に設置されている。
また、可動パレット３１ｂは、図５に示すように、載置台３１ｂ１とガイドポスト３１ｂ２を備え、後記する回転リング３２１上にガイドポスト３１ｂ２を立設し、ガイドポスト３１ｂ２の上部に載置台３１ｂ１を設けて構成されている。

位置決めピンの切り換え機構部３２は、図６に示すように、可動パレット３１ｂと位置決めピン４ａとを一体として回転させることで、位置決めピン４ａの切り換えを可能とし、ベアリング３２３、およびリングホルダ３２２を介して、ロータリーテーブル２（図５参照）に回転自在に嵌入された回転リング３２１と、回転リング３２１の下部にその回転軸から偏芯させて設けられた「係合片」としての凸形係合片３２４と、を備えて構成されている。
なお、凸形係合片３２４と、後記する凹形係合部材５２１とを係合させた状態で両者は一体として回転するため、切り換えシリンダ５２ａ（図８参照）でラック５２３を往復移動させて、ピニオンギア５２２を介して凹形係合部材５２１を回転させることで、可動パレット３１ｂを回転し、位置決めピン４ａの切り換えを可能としている。

なお、本実施形態においては、図５に示すように、コンロッドＷの加工中に不用意に可動パレット３１ｂが回転しないように、可動パレット３１ｂにはロック機構３８が設けられている。
位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃのロック機構３８は、回転自在な回転リング３２１とロータリーテーブルに固定されたリングホルダ３２２とをロックピン３８１で結合して回転リング３２１の回転を阻止する構成としている（図６参照）。
具体的には、ロックピン３８１の下端と、ロックピン３８１を抜き差しする操作ピン３８２の下端とをプレート３８３で結合し、操作ピン３８２をばね３８４でロックピン３８１のロック機構３８が働く上方向に付勢することで、ロック状態となるようにしている。

位置決めピンの抜き差し機構部３３は、コンロッドＷの載置台３１ｂ１に対して、位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃが設置されたホルダプレート３３１を引き下げることで（図６参照）、コンロッドＷから位置決めピン４ａを抜く機構であり、図５に示すように、ホルダプレート３３１の底部から下方に延設されたガイドピン３３２と、ガイドピン３３２をロータリーテーブル２に上下動可能に支持するガイドブッシュ３３３と、ガイドピン３３２の下端部に、他の可動パレット３１ｂ′のガイドピン３３２′と連結する連結バー３３４を介して設けられた「係合片」としてのローラ３３５と、を備えて構成されている。
具体的には、位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃが設置されたホルダプレート３３１は、ガイドポスト３１ｂ２に上下動可能に支持されて、ばね３３１ａでコンロッドＷに位置決めピン４ａが入り込む方向に付勢されている。このため、位置決めピン４ａは、外力が作用しなければコンロッドＷに挿入された状態で各工程を移動している。
そして、ホルダプレート３３１の底部にはガイドピン３３２が固定されて、ロータリーテーブル２の下方まで延設されている。ガイドピン３３２は、ガイドブッシュ３３３で上下動自在に支持され、ガイドピン３３２には連結バー３３４を介してローラ３３５が回転自在に固定されている。
したがって、ローラ３３５が第６ステーションに到達したときに、ローラ３３５に後記する係合部材５３１（図１０参照）を係合させて、係合部材５３１を下方に引き下げれば、位置決めピン４ａをコンロッドＷから抜くことができる。

続いて、クランプ機構部について、図７から図９を参照しながら説明する。
図７は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のクランプ機構を説明するための要部断面図であり、図８は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動部を説明するための平面図であり、図９は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の図７におけるクランプ爪機構をＺ方向から見た要部側面図であり、（ａ）はクランプ状態を、（ｂ）はアンクランプ状態を示す。

クランプ機構部３４は、図７に示すように、コンロッドＷの柄部Ｗ３（図２参照）を上方からパレット３１に押し付けてクランプするクランプアーム機構３４１と、コンロッドＷの大端部Ｗ１を両側から挟持してクランプするクランプ爪機構３４２とを備えている。

クランプアーム機構３４１は、図７に示すように、ロータリーテーブル２に対して、上下動および回転自在に垂直に設けられたクランプアーム軸３４１ｂと、クランプアーム軸３４１ｂの上端部に固定され、コンロッドＷを上方からクランプするクランプアーム３４１ａと、クランプアーム軸３４１ｂをベアリング３４１ｄを介して回転および上下方向のスライド自在に保持するガイドホルダ３４１ｃと、クランプアーム軸３４１ｂを下方に付勢するばね３４１ｅと、クランプアーム軸３４１ｂの下端に結合された「係合片」としての凸形係合片３４１ｆと、を備えている。

クランプアーム機構３４１は、クランプアーム３４１ａをばね３４１ｅでコンロッドＷに押し付けて保持するとともに、クランプアーム３４１ａを上昇させ９０度回転させて、コンロッドＷを開放できるように構成されている。
具体的には、クランプアーム３４１ａは、板状の部材で構成され、２つのコンロッドＷの間の中央上部に配置されている（図２参照）。そして、クランプ時にはクランプアーム軸３４１ｂを下方に付勢するばね３４１ｅでコンロッドＷを載置台３１ｂ１に押し付けて保持している。そして、アンクランプ時には、昇降シリンダ５５ａ（図３参照）を上昇させながら、図７に示すように、クランプアーム軸３４１ｂの下端に結合された凸形係合片３４１ｆと、リフタプレート５５ｂに設けられた凹形係合部材５４ｃを係合させて、クランプアーム３４１ａを上昇させる。
ここで、凸形係合片３４１ｆと凹形係合部材５４ｃとは、その係合部が板状に形成され、係合部の凸形状部が凹形状部に嵌入されて一体に回転されるため、後記するクランプアーム回転駆動部５４１ｂを作動させて、凹形係合部材５４ｃを介して凸形係合片３４１ｆを回転させることで、クランプアーム３４１ａをコンロッドＷに平行となるアンクランプ位置ＵＣ（図２参照）まで９０度回転させて、コンロッドＷを開放できるように構成されている。

クランプ爪機構３４２は、図２に示すように、基準穴としての小端穴Ｗ２１に挿入される位置決めピン４ａを回転軸としたコンロッドＷの回転を規制するように、コンロッドＷの大端部Ｗ１を挟持してばねの押圧力により保持するように構成されている。
具体的には、図９（ａ）に示すように、Ｌ形のアングル材で構成されたクランプ爪３４２ａ，３４２ａを左右対称に向かい合わせて、対面する下端部をヒンジピン３４２ｂで連結し、ヒンジピン３４２ｂにクランプロッド３４２ｃを結合して、クランプロッド３４２ｃをクランプ爪３４２ａが閉じる方向に付勢するばね３４２ｄを装着して、コンロッドＷの大端部Ｗ１を挟持してクランプするように構成されている。そして、図９（ｂ）に示すように、クランプロッド３４２ｃを後記するクランプ爪シリンダ５４ｂで押し上げることでアンクランプ可能に構成されている。

一方、前記したロータリーテーブル２側に設置された各機構部であるクランプ機構部３４、切り換え機構部３２、および抜き差し機構部３３を作動させる駆動ユニット５は、図３に示すように、基板１側に配置されている。
そして、駆動ユニット５は、切り換え機構部３２を作動させる切り換え駆動部５２と、位置決めピン４ａを抜く方向に移動させる抜き差し駆動部５３と（図１０参照）、クランプ機構部３４を作動させるクランプ駆動部５４と（図７参照）、クランプ駆動部５４および切り換え駆動部５２をパレットユニット３に対して進退自在に係合可能な昇降ユニット５５と、を備えている。

切り換え駆動部５２は、図３に示すように、リフタプレート５５ｂに図示しないベアリングを介して、回転自在に設置された凹形係合部材５２１と、凹形係合部材５２１の回転軸５２１ａと同軸に設けられたピニオンギア５２２と、ピニオンギア５２２に噛合されたラック５２３と、ラック５２３を前進後退させる切り換えシリンダ５２ａと（図８参照）、を備えて構成されている。
かかる構成により、後記する昇降シリンダ５５ａでリフタプレート５５ｂを上昇させ、凸形係合片３２４と凹形係合部材５２１とを係合させた状態で、切り換えシリンダ５２ａを作動させてラック５２３を前進後退させることで、凸形係合片３２４を回転させて、可動パレット３１ｂを回転させることが可能となる（図６参照）。

位置決めピンの抜き差し駆動部５３について、図１０および図１１を参照しながら説明する。図１０は本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の位置決めピンの抜き差し駆動部を示し、（ａ）は図１におけるＸ方向から見た部分拡大図、（ｂ）は図１におけるＹ方向から見た部分拡大図である。
位置決めピンの抜き差し駆動部５３は、第６および第８ステーション（図１参照）の基板１側に設けられ、図１０に示すように、ローラ３３５と係合可能な係合部材５３１と、係合部材５３１に連結された抜き差し駆動源としての抜き差しシリンダ５３ａと、を備えて構成されている。
かかる構成により、ローラ３３５が係合部材５３１に係合された状態で、抜き差しシリンダ５３ａを作動させて、係合部材５３１を下方に引き下げることで、位置決めピン４ａを抜くことができる。
具体的には、ガイドピン３３２の下端に連結バー３３４を介して設けられたローラ３３５がロータリーテーブル２の回転送りに伴って第６および第８ステーションに到達したときに、ローラ３３５と係合可能な位置に係合部材５３１を基板１に配置している。
そして、係合部材５３１に抜き差しシリンダ５３ａを連結させて、係合部材５３１と係合された状態でローラ３３５を下方に引き下げることで、位置決めピン４ａをコンロッドＷから抜くことができる（図１１参照）。

昇降ユニット５５は、図４に示すように、駆動源としての昇降シリンダ５５ａと、昇降シリンダ５５ａを基板１に固定するシリンダ取り付けプレート５５１と、昇降シリンダ５５ａのロッドを下方に向けて、そのロッドの先端に連結されたロッド取り付けプレート５５２と、シリンダ取り付けプレート５５１の両端に配置されたガイドポストホルダ５５３と、ガイドポストホルダ５５３にスライド可能に挿入され、下端側がロッド取り付けプレート５５２に固定されるとともに、上端側がリフタプレート５５ｂに固定されたガイドポスト５５４と、を備えて構成されている。
また、リフタプレート５５ｂには、クランプ駆動部５４としてのクランプ爪シリンダ５４ｂ、前記した切り換え駆動部５２の切り換えシリンダ５２ａ等（図８参照）が設置されている。
かかる構成により、昇降シリンダ５５ａを作動させて、後記するクランプ駆動部５４をクランプ機構部３４に係合させ、切り換え駆動部５２を切り換え機構部３２に係合させることで、クランプ機構部３４および切り換え機構部３２を作動させることができる（図４参照）。

クランプ駆動部５４は、図７に示すように、クランプアーム機構３４１を作動させるクランプアーム駆動部５４１と、クランプ爪機構３４２を作動させるクランプ爪駆動部５４２と、を備えている。
クランプアーム駆動部５４１は、クランプアーム３４１ａを上昇させてコンロッドＷから離間させるクランプアーム昇降駆動部５４１ａ（昇降ユニット５５、図４参照）と、クランプアーム３４１ａを９０度回転させるクランプアーム回転駆動部５４１ｂと、を備えている。

クランプアーム昇降駆動部５４１ａは、昇降ユニット５５（図４参照）を使用してクランプアーム３４１ａを上昇させている。すなわち、昇降シリンダ５５ａを駆動源とし、図７に示すように、リフタプレート５５ｂを上昇させながら、凹形係合部材５４ｃを凸形係合片３４１ｆに係合させて、クランプアーム軸３４１ｂをばね３４１ｅの付勢力に抗して上昇させることで、クランプアーム３４１ａを上昇させるように構成されている。

クランプアーム回転駆動部５４１ｂは、図７に示すように、凸形係合片３４１ｆと係合され、リフタプレート５５ｂに回転自在に配置された凹形係合部材５４ｃと、凹形係合部材５４ｃの下端部に、凹形係合部材５４ｃと同軸に設けられた回転レバー５４ｄと、回転レバー５４ｄと連結されたクランプアーム回転シリンダ５４ａと、を備えている（図８参照）。
かかる構成により、クランプアーム回転シリンダ５４ａのロッドの伸縮により、クランプアーム軸３４１ｂを９０度回転させて、クランプ位置ＣＲおよびアンクランプ位置ＵＣの間を移動させることができる（図２参照）。

続いて、本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の動作について説明する。
第１ステーションでは、ワークであるコンロッドＷが図示しないロボットで位置決めピン４ａが設置されたパレット３１に投入される（図１参照）。
コンロッドＷが投入される際には、基板１側の駆動ユニット５がロータリーテーブル２側のパレットユニット３に係合され（図４参照）、クランプアーム３４１ａはパレット３１から離間された上方のアンクランプ位置ＵＣ（図２参照）で保持され、クランプ爪３４２ａも開放されている（図９（ｂ）参照）。
すなわち、昇降シリンダ５５ａ（図３参照）でリフタプレート５５ｂを上昇させて、リフタプレート５５ｂに設置された凹形係合部材５４ｃをクランプアーム軸３４１ｂの下端に結合された凸形係合片３４１ｆに係合させて、クランプアーム軸３４１ｂをばね３４１ｅの付勢力に抗して上昇させることで、クランプアーム３４１ａがコンロッドＷから離間された上方の位置で保持されている（図７参照）。
そして、クランプアーム回転シリンダ５４ａで回転レバー５４ｄを介してクランプアーム軸３４１ｂを回転させて、クランプアーム３４１ａがコンロッドＷに平行となるアンクランプ位置ＵＣで保持されている。また、クランプ爪シリンダ５４ｂでクランプロッド３４２ｃを押して、クランプ爪３４２ａは開放された状態で保持されている。このように、クランプアーム３４１ａおよびクランプ爪３４２ａが開放された状態で、コンロッドＷが投入される。

位置決めピン４ａは、図５に示すように、ばね３３１ａによりコンロッドＷに入り込む方向に付勢されているため、可動パレット３１ｂから突出した位置にある。この位置決めピン４ａに、図示しないロボットにより、ワークであるコンロッドＷの小端穴Ｗ２１を挿入して、ワークＷをパレットに載置する。

ここで、機種の切り換えがある場合の動作について、主として図５を参照しながら説明する。機種の切り換えがある場合には、回転リング３２１のロックピン３８１を外して、可動パレット３１ｂを回転し、その機種に対応した位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃ（図２参照）を小端穴Ｗ２１の基準位置Ｇ（図２参照）に配置する必要がある。
このため、図示しないロボットで操作ピン３８２の頭部３８２ａを押し下げて、操作ピン３８２と結合されたロックピン３８１を下方へ押し下げ、回転リング３２１とリングホルダ３２２との結合を解除する。そして、切り換えシリンダ５２ａを駆動させてラック５２３を前進後退させ、凸形係合片３２４を回転させて、可動パレット３１ｂを回転することで、位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃを切り換える。
位置決めピン４ａ，４ｂ，４ｃを切り換えたら、操作ピン３８２の頭部３８２ａを押し下げていた図示しないロボットを操作ピン３８２から解放することで、ばね３８４の戻り力を作用させロックピン３８１を上方に押し上げて、ロックピン３８１で回転リング３２１をロックする。その後、ワークＷが投入される。

なお、コンロッドＷが投入される際に、コンロッドＷや図示しないロボットが位置決めピン４ａと干渉して位置決めピン４ａが抜けることがないようにするため、ローラ３３５をリフタプレート５５ｂに設けられたローラ受け５５ｃで支持するようにしている（図５参照）。

コンロッドＷが投入されると、それに続いてコンロッドＷをクランプする動作が開始される。
最初に、図７に示すように、凹形係合部材５４ｃをクランプアーム回転シリンダ５４ａで回転させて、クランプアーム３４１ａをコンロッドＷと直交する位置ＣＲ（図２参照）まで９０度回転させる。この状態で、昇降シリンダ５５ａを作動させてリフタプレート５５ｂを下降させ、駆動ユニット５とパレットユニット３の係合を解除する。
そうすると、それまで昇降シリンダ５５ａにより、凸形係合片３４１ｆを介して上方に押し上げられていたクランプアーム軸３４１ｂには、下方に付勢するばね３４１ｅの付勢力が作用するから、クランプアーム３４１ａが下降して、クランプアーム３４１ａでコンロッドＷを上方から押圧してクランプする（図３参照）。
また、クランプ爪３４２ａは、図９（ａ）に示すように、クランプ爪シリンダ５４ｂを作動させ、そのシリンダロッドを後退させて、クランプ爪３４２ａのヒンジピン３４２ｂに結合されたクランプロッド３４２ｃを上方に押し上げていた推力を開放することで、ばね３４２ｄの戻り力がクランプ爪３４２ａを閉じる方向に作用するから、コンロッドＷの大端部Ｗ１を挟持してクランプする。

以上のように、本実施形態においては、クランプ駆動部５４をパレットユニット３に係合させることで、クランプ機構部３４を作動させてアンクランプ可能とし、クランプ駆動部５４とパレットユニット３との係合を解除した状態で、ばね３４１ｅ，３４２ｄ（図７参照）による押圧力でコンロッドＷを保持可能としている。
かかる構成により、ロータリーテーブル２側には、駆動源を設けていないため、ロータリーテーブル２側の機構を小型化するとともに、加工中の切削液等による駆動源の不具合を防止することができる。

また、本実施形態では、投入払出ステーション（図１参照）でのみ、クランプ駆動部５４および切り換え駆動部５３をパレットユニット３に係合させ（図３参照）、他のステーションではクランプ駆動部５４および切り換え駆動部５３を設けず、ばね３４１ｅ，３４２ｄ（図７参照）による押圧力でコンロッドＷをクランプしたまま各ステーションを移動させている。
このようにすることで、他のステーションでは、クランプ駆動部５４および切り換え駆動部５３を設ける必要がないため、装置全体を小型化することができるとともに、加工中の切削液等による駆動源の不具合を排除することができる。

続いて、第６ステーションでは、小端穴Ｗ２１の内径側から油穴のばり取り加工が行われるため、コンロッドＷはクランプしたままで、位置決めピン４ａを小端穴Ｗ２１から抜く必要がある。
このため、図１０に示すように、ガイドピン３３２の下端に設けられたローラ３３５がロータリーテーブル２の回転に伴って第６ステーションに到達したときに、ローラ３３５が係合される位置に係合部材５３１を待機させ、ローラ３３５と係合部材５３１が係合された状態で、抜き差しシリンダ５３ａを駆動させて、ローラ３３５を引き下げ、クランプアーム３４１ａでコンロッドＷを保持したまま、位置決めピン４ａをコンロッドＷから抜いてから加工を行う（図１１参照）。
そして、第６ステーションの加工が終了すれば、ローラ３３５がロータリーテーブル２の回転に伴って次のステーションに移動するから、ローラ３３５と係合部材５３１との係合が解除されて、再びコンロッドＷに位置決めピン４ａが挿入される。
なお、第８ステーションでは、小端穴Ｗ２１に加工された油穴の洗浄が小端穴Ｗ２１の内径側から行われるため、第６ステーションと同様の動作で位置決めピン４の抜き差しが行われる。

最終の払出ステーションでは、コンロッドＷをアンクランプ状態に解放してから、図示しないロボットでコンロッドを払い出す。
このため、昇降シリンダ５５ａでリフタプレート５５ｂを上昇させて、リフタプレート５５ｂに設置された凹形係合部材５４ｃをクランプアーム軸３４１ｂの下端に結合された凸形係合片３４１ｆに係合させて、クランプアーム軸３４１ｂをばね３４１ｅの付勢力に抗して上昇させて、クランプアーム３４１ａをコンロッドＷから離間させる（図７参照）。そして、凹形係合部材５４ｃをクランプアーム回転シリンダ５４ａで回転させて、クランプアーム３４１ａをコンロッドＷに平行となるアンクランプ位置ＵＣ（図２参照）まで９０度回転させる。また、クランプ爪シリンダ５４ｂでクランプロッド３４２ｃを押して、クランプ爪３４２ａをコンロッドＷから開放する（図９（ｂ））。
なお、払出ステーションは、第１ステーションと同じステーションで行われ、位置決めピン４ａは挿入されたままで、コンロッドＷの払い出しおよび投入が行われている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、クランプ駆動部、切り換え駆動部、および昇降ユニットの駆動源として「シリンダ」を用いているが、エアシリンダでも油圧シリンダでもよいし、サーボモータ等を駆動源としてリンク機構や送りねじ機構、歯車等を利用してもよい。また、本実施形態においては、「ばね」として、コイルばねを使用しているが、これに限定されるものではなく、ゴムや発泡ウレタン等の弾性部材であってもよい。

本実施形態においては、切り換え機構をロータリーテーブルに回転自在に保持された可動パレットを回転させることで位置決めピンを切り換えることとしたが、これに限定されるものではなく、可動パレットをスライド自在に保持し、送りねじ機構等により、スライド移動させて位置決めピンを切り換えるものであってもよい。

本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のロータリーテーブル周りの平面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のパレットにワークが載置された状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動ユニットとパレットユニットとの係合が解除された状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動ユニットがパレットユニットと係合された状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の可動パレット周りを示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の可動パレット周りを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置のクランプ機構を説明するための要部断面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の駆動部を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の図７におけるクランプ爪機構をＺ方向から見た要部側面図であり、（ａ）はクランプ状態、（ｂ）はアンクランプ状態を示す。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の位置決めピンの抜き差し駆動部を示し、（ａ）は図１におけるＸ方向から見た部分拡大図、（ｂ）は図１におけるＹ方向から見た部分拡大図である。 本発明の実施形態に係るワークのクランプ装置の位置決めピンの抜き差しの動作を説明するため図１におけるＹ方向から見た部分拡大図である。

符号の説明

１ 基板
２ ロータリーテーブル
３ パレットユニット
３１ パレット
３１ａ 固定パレット
３１ｂ 可動パレット
３２ 切り換え機構部
３２４ 凸形係合片（係合片）
３３ 抜き差し機構部
３３５ ローラ（係合片）
３４ クランプ機構部
３４１ クランプアーム機構
３４１ｆ 凸形係合片（係合片）
３４２ クランプ爪機構
３４２ａ クランプ爪
３８ ロック機構
４ 位置決めピン
４ａ，４ｂ，４ｃ 位置決めピン
５ 駆動ユニット
５２ 切り換え駆動部
５２ａ 切り換えシリンダ
５２１ 凹形係合部材（係合部材）
５３ 抜き差し駆動部
５３ａ 抜き差しシリンダ
５３１ 係合部材
５４ クランプ駆動部
５４ａ クランプアーム回転シリンダ
５４ｂ クランプ爪シリンダ
５４ｃ 凹形係合部材（係合部材）
５４１ クランプアーム駆動部
５４１ａ クランプアーム昇降駆動部
５４１ｂ クランプアーム回転駆動部
５４２ クランプ爪駆動部
５５ 昇降ユニット
５５ａ 昇降シリンダ
５５ｂ リフタプレート
Ｗ１１ 大端穴
Ｗ２１ 小端穴（基準穴）
ＣＲ クランプ位置
ＵＣ アンクランプ位置
Ｗ ワーク（コンロッド）

Claims (7)

1. ベースと、このベースに対して順次工程ごとに回転送りされるロータリーテーブルと、このロータリーテーブルの各工程に対応して配置され、基準穴を有するワークを保持するパレットユニットと、を有するワークのクランプ装置であって、
   前記パレットユニットは、
   前記基準穴に挿入される複数の機種に対応した複数の位置決めピンが設置された前記ワークを載置するパレットと、
   前記ワークをばねによる押圧力で保持するクランプ機構部と、
   前記位置決めピンを切り換え可能とする切り換え機構部と、を備え、
   前記クランプ機構部を作動させるクランプ駆動部と、
   前記切り換え機構部を作動させる切り換え駆動部と、
   前記クランプ駆動部および前記切り換え駆動部を前記パレットユニットに対して進退させて係合離脱させる昇降ユニットと、
   を前記ベースに備えたことを特徴とするワークのクランプ装置。
2. 前記クランプ駆動部および切り換え駆動部を、前記ワークの投入払出ステーションにおいて前記パレットユニットに係合離脱させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載のワークのクランプ装置。
3. 前記位置決めピンを、前記ワークの基準穴に対して抜き差し可能に前記パレットに保持するホルダと、
   このホルダを、前記位置決めピンが前記ワークの基準穴に対して入り込む方向に付勢する支持ばねと、
   前記ホルダに連結して設けられた係合片と、
   予め定められたステーションで、前記係合片に係合可能に前記ベースに配置された係合部材と、
   この係合部材と連結され、前記係合部材を前記位置決めピンを抜く方向に移動させる前記ベースに設置された抜き差し駆動部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワークのクランプ装置。
4. 前記パレットは、前記ワークの基準穴を備えた部位を載置する可動パレットと、
   前記基準穴を備えていない部位を載置する固定パレットと、を有し、
   前記可動パレットに前記複数の位置決めピンを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワークのクランプ装置。
5. 前記ワークはコンロッドであり、前記基準穴は前記コンロッドの小端穴であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワークのクランプ装置。
6. 前記クランプ機構部は、前記ワークをばねの押圧力により前記パレットに押し付けて保持するクランプアームと、
   前記基準穴を回転軸とした回転を規制するように、前記ワークを挟持してばねの押圧力により保持するクランプ爪と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のワークのクランプ装置。
7. 前記切り換え機構部は、前記複数の位置決めピンを同一円上で回転自在に保持するとともに、前記複数の位置決めピンと一体として回転可能な係合片を備え、
   前記切り換え駆動部は、前記係合片と係合可能な係合部材と、
   この係合部材を回転させる切り換え駆動源と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のワークのクランプ装置。

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