JP4751477B1

JP4751477B1 - 工作機械におけるワーククランプ装置

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Publication number: JP4751477B1
Application number: JP2010223504A
Authority: JP
Inventors: 博徳山口
Original assignee: 株式会社武田機械
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2012076183A

Abstract

【課題】ワークをテーブルの割出し角度に合わせて正確に回転させることができ、これによってワークの側面等に、割り出された正確な角度で加工を施すことを可能とするクランプ装置を提供する。
【解決手段】上下方向の軸線回りに回転する割出し装置２０を具備するテーブル３上のワーク５を、テーブル３の上方位置に配置され且つ上下動し得る昇降押圧手段１９を用いてテーブル３の上面に向けて押圧する。昇降押圧手段１９は、上下方向で伸縮し得る流体圧シリンダ４２ａのロッド４５ａに、上下動し得る昇降部材４７が設けられ、昇降部材４７に、制御モータ５６が設けられている。制御モータ５６のモータ軸５５には連結軸６０が連結され、連結軸６０の下端に押圧具６６が連結されている。モータ軸５５と連結軸６０と押圧具６６とテーブル３の夫々の上下方向の軸線は合致しており、制御モータ５６とテーブル３は同期して回転できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械におけるワーククランプ装置に関するものである。より詳しくは、ワークをテーブルの割出し角度に合わせて正確に回転させることができ、これによってワークの側面等に、割り出された正確な角度で加工を施すことを可能とする工作機械におけるワーククランプ装置に関するものである。

ワークの回転ズレを生じさせることなく正確な端面加工を施さんとして開発された、両頭側面フライス盤におけるワーククランプ装置として、特開２００７−２２９８２８号公報が開示するものが提案されている。

該クランプ装置ａは、図７〜８（特許文献１の図１〜２）に示すように、加工フレームｂの下部に設けられた、垂直な軸線回りに回転する割出し台ｃと、該加工フレームｂの上部に設けられた、前記割出し台ｃの軸線と同一軸線上でクランプ動作して、該割出し台ｃ上のワークｄをクランプする上部クランプ機構ｅと、該上部クランプ機構ｅを軸芯回りに回転させる制御モータｆとから構成されていた。そして該上部クランプ機構ｅは、クランプシリンダｇとロッドｈとからなる上部クランプｊと、前記割出し台ｃ上のワークｄを該上部クランプｊによってクランプするため、前記上部クランプｊに押圧力を伝達する押具ｋとを具え、前記制御モータｆは、前記割出し台ｃと同期して起動停止し、同一角度だけ前記押具ｋを回転させるように構成されていた。

そして前記上部クランプ機構ｅの具体的な回転構造は図８に示すように、クランプシリンダｇのロッドｈの外周に上部外筒ｍが螺合され、この上部外筒ｍの下端には下部外筒ｎがボルト等で固定されており、この下部外筒ｎの内周はテーパ筒状に形成され、下端の内径が上端の内径より小さく構成されていた。そして、前記押具ｋは丸棒状の部材であり、その上端部には上部内筒ｐが嵌合され、その上面に取り付けられた軸受けホルダーｑと共にボルト等で固定されていた。又、前記上部内筒ｐは、テーパ筒状の部材で、上端の外径が大きく下端の内径が小さくなっており、前記ロッドｈ側の下部外筒ｎの中に収容され、軸回りに回転自在に保持されていた。

そして、前記軸受けホルダーｑにはスラストベアリングｒが嵌められ、更に、このスラストベアリングｒは、ロッド側の上部外筒ｍの下端内周に形成された軸受けホルダー部ｓに入れられていた。

又、前記押具ｋの回転機構は、前記上部内筒ｐの外周に大径ギアｔが嵌められており、この大径ギアｔには小径ギアｕが噛み合っており、該小径ギアｕには、制御モータｆの主軸ｖが固定されていた。

前記構成を有する押具ｋの回転作用は、ワークｄの一対の側面の加工を終えると他の対の側面を加工すべく、割出し台ｃによって、該割出し台ｃ上のパレットｗを９０度回転させる。このとき、パレットｗひいては割出し台ｃの回転と同期して制御モータｆを起動し、押具ｋを９０度回転させる。この押具ｋの回転は、スラストベアリングｑにより低摩擦で行え、押具ｋの回転とパレットｗの回転との間にずれは生じない。このため、押具ｋと上ジグｘとの間も、上ジグｘとワークｄの上面との間も回転ずれは生じない。又、ワークｄの一対の側面と他の対の側面との間の直角を正確に出すことができる。又、ワークｄが複数枚を積層したものであっても、各枚のワーク間の回転ずれも生じないので、全てのワークを正確に側面加工することができる、というものであった。

しかしながら、かかる構成を有するクランプ装置ａによるときは、制御モータｆの主軸ｖの軸線ｙと、押具ｋの軸線ｚとが位置ズレした平行状態とならざるを得ないことから、該押具ｋを前記制御モータｆで回転させる構成は、特許文献１の実施例に記載されているように、上部内筒ｐの外周に嵌められた大径ギアｔに、主軸ｖに固定された小径ギアｕを噛み合わせた構成等、押具ｋに対して横方向の荷重が加わる状態での回転機構を採用せざるを得ないと考えられる。

そして、前記押具ｋを前記制御モータｆで回転させる回転機構は、図８（特許文献１の図２）に記載されているように、押具ｋの上端部に設けられたテーパ筒状の上部内筒ｐのテーパ状の外周面ａ１を、テーパ筒状に形成された下部外筒ｎのテーパ状の内周面ｂ１に当接状態として、該上部内筒ｐを該下部外筒ｎ内に収容して該上部内筒ｐを軸線回りに回転自在に保持する構成を採用したときは、前記クランプシリンダｇの押圧力が押具ｋに強く作用した際に、該上部内筒ｐが浮き上がった状態となり、前記テーパ状の外周面ａ１と前記テーパ状の内周面ｂ１との間に隙間が発生する恐れがあった。

かかることから、制御モータｆで前記押具ｋを回転させる際に該押具ｋに横方向の荷重が加わると前記隙間が回転の遊びとなり、押具ｋに芯ぶれが生じた。このように押具ｋに芯ぶれが生じると、前記割出し台ｃによるワークｄの回転に合わせて上部クランプ機構ｅを回転させたときに、ワークｄを正確に割出し角度に合わせて回転させることができない場合が生じ、又、ワークが複数枚を積層したものであるときにはワーク間での回転方向のズレも生じやすく、かかることから、ワークの側面を正確な割り出し角度で加工することができない恐れがあった。

特開２００７−２２９８２８号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、ワークをテーブルの割出し角度に合わせて正確に回転させることができ、これによってワークの側面等に、割出された正確な角度で加工を施すことを可能とする工作機械におけるワーククランプ装置の提供を課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る工作機械におけるワーククランプ装置（以下ワーククランプ装置という）は、上下方向の軸線回りに回転する割出し装置を具備するテーブル上のワークを、該テーブルの上方位置に配置され且つ上下動し得る昇降押圧手段を用いて該テーブルの上面に向けて押圧する如くなされ、該ワーク押圧状態でワークを回転させるように構成された工作機械におけるワーククランプ装置であって、該昇降押圧手段は、機械本体に設けられたクランプフレームに固定されてなる昇降装置の上下移動部に、該クランプフレームに設けられて上下方向に延長する上下方向ガイドに案内されて上下動できる昇降部材が設けられている。該昇降部材は、該上下移動部の上下移動によって上下動でき、該昇降部材に、軸線が上下方向であるモータ軸を有する押圧側の制御モータが設けられており、該モータ軸には、軸線が上下方向である連結軸が連結されると共に、該連結軸は、少なくともスラストベアリングにより前記昇降部材に支持され、且つ、該連結軸の下端に、軸線が上下方向である押圧具が連結されており、該モータ軸と、該連結軸と、該押圧具と、前記テーブルの夫々の軸線は合致している。又、前記押圧側の制御モータの回転によって、前記昇降押圧手段によるワーク押圧状態において、該モータ軸と該連結軸と該押圧具とが、合致する前記軸線回りに前記ワークと一体となって回転できると共に、前記押圧側の制御モータと、前記テーブルを前記軸線回りに回転させるテーブル側の制御モータとは同期回転でき、この同期回転によって、前記ワークを挾んで前記押圧具と前記テーブルとは同一角度分同期回転されることを特徴とするものである。

前記ワーククランプ装置において、前記昇降装置を、上下方向で伸縮し得る流体圧シリンダとし、前記上下移動部を該流体圧シリンダのロッドとするのがよい。

又、前記ワーククランプ装置において、前記昇降装置を、サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸に、ナット部材としての上下移動部を螺合し、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該上下移動部が、回り止め部により回り止めされて上下動できるように構成するのがよい。

本発明に係るワーククランプ装置は、前記モータ軸と前記連結軸と前記押圧具と前記テーブルの夫々の軸線が合致しており、前記押圧具と前記テーブルとは同一角度分同期回転されるように構成され、然も前記昇降部材が、前記クランプフレームに設けられた上下方向に延長する上下方向ガイドに安定的に案内されて上下動し得るように構成されている。

従って本発明によるときは、テーブル上にクランプされたワークを、割出し装置による割出し角度に合わせて正確に回転させることができる。又、該ワークが板状ワークの複数枚を積層した積層ワークであるときも、板状ワーク間でのズレを生じさせることなく該積層ワークを正しく回転させることができる。これにより、ワークの側面を正確な割出し角度で加工することができる。

本発明に係るワーククランプ装置が両頭フライス盤に応用された場合を示す斜視図である。ワーククランプ装置によるワークのクランプ状態を示す斜視図である。割出し装置を、ワークをクランプした状態で示す側面図である。昇降押圧手段を説明する側面図である。積層ワークのクランプ状態を示す側面図である。昇降装置の他の構成を説明する一部断面側面図である。従来のワーククランプ装置を説明する側面図である。そのワーククランプ装置の上部クランプ機構の回転構造を説明する断面図である。

図１〜２において本発明に係るワーククランプ装置１は、工作機械２、例えば両頭フライス盤２ａに付設のテーブル３上のワーク５を所要状態にクランプするために応用されている。該両頭フライス盤２ａは、平面視で正方形状乃至長方形状をなすワーク５の対向する二つの被加工面４ａ，４ａ、４ｂ，４ｂ（図２）の同時フライス加工、対向する側角部分４ｃ，４ｃ、４ｄ，４ｄ（図２）の同時面取り加工等を、ワーク５を所要に位置決めして選択的に施すことができるものであり、内蔵された数値制御装置により左右方向Ｆ１に移動制御される第１のヘッド６と第２のヘッド７とを具え、該第１、第２のヘッド６，７の主軸９，１０にフライス１１，１２が取り付けられており、該左右の主軸９，１０は、互いに軸心が一致するように水平状態に設けられている。

そして、該ワーククランプ装置１はクランプフレーム１７に設けられており、該クランプフレーム１７は、該第１、第２のヘッド６，７間に設けられた移動路１３において、機械本体１４のベース１５に設けられた前後のレール（図示せず）に案内されて前後方向Ｆ２に移動制御される。

該ワーククランプ装置１は、図１に示すように、前記クランプフレーム１７の下部に設けられたテーブル３と、該クランプフレーム１７の上部に設けられた昇降押圧手段１９とを具えている。

前記テーブル３は、例えば図１〜３に示すように、テーブル３上のワーク５の外周をその周方向に所要の角度に分割する割出し装置２０を具備しており、その上面２１に、適宜のワーク支持台２２を介してワーク５が載置される。該割出し装置２０は、図３に示すように、前記クランプフレーム１７の下側フレーム部２３に固定された外輪部材２５と、該外輪部材２５に対してクロスローラベアリング２６を介在させて回転自在となされた内輪部材２７とを具えており、該内輪部材２７で前記テーブル３が支持されている。そして該テーブル３は、これと軸線を共通にする駆動軸２９の上部３０にボルト等で固定され、該駆動軸２９の軸線３７回りに該駆動軸２９と共に、水平面内で回転できるようになされている。該駆動軸２９の下端部３１は、テーブル側の制御モータ（サーボモータやステッピングモータ等の、回転角を正確に制御できるモータ）３２の上向きに突出するモータ軸３３に減速機３５を介して連結されてなり、該テーブル３の軸線３６と該駆動軸２９の軸線３７と該モータ軸３３の軸線３９は、上下方向を呈して合致している。又、前記内輪部材２７には、前記下側フレーム部２３に固定された固定フランジ４０に対する摩擦作用を生じさせるブレーキ装置４１が設けられており、該ブレーキ装置４１のブレーキ作用によって、前記フライス１１，１２が前記ワーク５に加工を施している間において前記テーブル３が回転するのが防止されている。

前記昇降押圧手段１９は、図１、図４に示すように、上下方向で伸縮し得る流体圧シリンダ（エアシリンダや油圧シリンダ等）４２ａとしての昇降装置４２が、クランプフレーム１７の上側フレーム部４３に固定されている。そして、該流体圧シリンダ４２ａのロッド４５ａとしての上下移動部４５に昇降部材４７が設けられている。本実施例においては、該ロッド４５ａの下端部４６に、昇降部材４７の上端４８が連結部材４９を介して連結されており、該昇降部材４７は、前記流体圧シリンダ４２ａの伸縮動作に伴うロッド４５ａの上下移動（即ち、前記上下移動部４５の上下移動）により、前記上側フレーム部４３の左右に設けられて上下方向に延長する上下方向ガイド５０，５０に案内されて上下動できる。そして該昇降部材４７の先側部分５１の上部５２には、軸線５３が上下方向である下向き突出のモータ軸５５を有する押圧側の制御モータ（サーボモータやステッピングモータ等の、回転角を正確に制御できるモータ）５６が設けられており、該モータ軸５５に、本実施例においては減速機５７を介して、軸線５９が上下方向である連結軸６０が、例えばボルトを用いて連結されている。該連結軸６０は、その中間部が、例えばニードルベアリングであるラジアルベアリング６２で支持されると共にその上下がスラストベアリング６３，６３で支持されている。そして該連結軸６０の下端６４に、軸線６５が上下方向である押圧具６６が連結されている。

そして、前記モータ軸５５の軸線５３と、該連結軸６０の軸線５９と、該押圧具６６の軸線６５と、前記テーブル３の軸線３６は上下方向を呈して合致している。該押圧具６６の軸線６５回りの回転は、前記ラジアルベアリング６２や前記スラストベアリング６３，６３により低摩擦で安定的に行うことができる。前記押圧側の制御モータ５６の回転によって、該モータ軸５５と該連結軸６０と該押圧具６６とが、合致する該軸線５３、５９、６５回りに一体となって回転できる。

該押圧具６６は、図２に示すように、前記テーブル３の上面２１上のワーク５の上面６７を下方に押圧する。該ワーク５は例えば図５に示すように、平面視で長方形状又は正方形状を呈する（図２においては長方形状を呈する）比較的薄肉の板状ワーク６９を複数枚（例えば４枚）積層してなる積層ワーク５ａである。該積層ワーク５ａを、前記上面２１に載置された前記ワーク支持台２２の上面７０に所要に位置決めして設置して後、該積層ワーク５ａの上面６７を前記押圧具６６により前記上面２１に向けて押圧することにより、積層ワーク５ａをクランプする。

今、図２（Ａ）に示すように、該積層ワーク５ａの対向する被加工面４ａ，４ａを左右方向に向け且つ他方の対向する被加工面４ｂ，４ｂを前後方向に向けると共に、前記クランプフレーム１７を前後に所要に移動させると、該積層ワーク５ａを、該クランプフレーム１７と共に前後に所要に移動させることができ加工場所に配置できる。該クランプフレーム１７をこのように移動させた状態で、該積層ワーク５ａの左右の被加工面４ａ，４ａに対して、該被加工面４ａ，４ａを加工すべき量の分だけ、前記第１、第２のヘッド６，７を該積層ワーク５ａに向けて移動させる。そして、図示しないモータを駆動させ、夫々のヘッドのフライス１１，１２を回転させて該被加工面４ａ，４ａの切削を開始する。この際に、前記クランプフレーム１７を前後方向で所要に移動させることにより、該フライス１１，１２によってワーク５の対向する被加工面４ａ，４ａを同時に切削することができる。

切削完了後、前記テーブル３を図２（Ｂ）に示すように９０度回転させて、前記他の対向する被加工面４ｂ，４ｂを同様に切削するのであるが、このとき、前記押圧側の制御モータ５６を起動して前記押圧具６６を９０度回転させる。この際、前記押圧側の制御モータ５６と、前記テーブル３をその軸線３６回りに回転させるテーブル側の制御モータ３２とは同期回転でき、この同期回転によって、前記押圧具６６と前記テーブル３とは同一角度分（本実施例においては９０度）同期回転される。そして、前記モータ軸５５と前記連結軸６０と前記押圧具６６と前記テーブル３の夫々の軸線５３，５９，６５，３６が合致しており、且つ、前記昇降部材４７が、前記上側フレーム部４３に設けられて上下方向に延長する上下方向ガイド５０，５０に安定的に案内されて上下動できるために、押圧具６６に芯ぶれが生ずる恐れがない。従って、積層されている各板状ワーク６９の回転ズレを生じさせることなく、該積層ワーク５ａを正しく９０度回転させることができる。かかることから、積層されている全ての板状ワークについて正確な側面加工を施すことができる。

本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。

(1) 前記昇降装置４２は、前記流体圧シリンダ４２ａとしての他、図６に示すように、サーボモータ７０利用の昇降装置４２ｂとして構成することもできる。該昇降装置４２ｂは、クランプフレーム１７の上側フレーム部４３に固定されている。そして、該昇降装置４２ｂの、サーボモータ７０によって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸７１に螺合されるナット部材４５ｂとして上下移動部４５に前記昇降部材４７が設けられている。本実施例においては、該ナット部材４５ｂに一体に設けられている筒状部材７２の下端部７３に、上端４８が連結部材４９を介して連結されることによって、前記昇降部材４７が前記上下移動部４５に設けられる。そして、該昇降部材４７は、前記昇降装置４２ｂの前記ナット部材４５ｂの上下移動（即ち、前記上下移動部４５の上下移動）により、前記上側フレーム部４３の左右に設けられて上下方向に延長する上下方向ガイド５０，５０に案内されて上下動できる。

(2) 前記押圧側の制御モータ５６のモータ軸５５に、前記連結軸６０が、前記減速機５７を介さないで直接的に連結されることもある。

(3) 前記テーブル側の制御モータ３２のモータ軸３３は、前記のように垂直状態を呈することの他、横向きとされることもある。この場合は、該モータ軸３３の回転を、例えば、図示しない傘歯車装置を介して前記駆動軸２９に伝達でき、これによって、前記テーブル３をその軸線回りに回転させることができる。

１ワーククランプ装置
２工作機械
２ａ両頭フライス盤
３テーブル
５ワーク
１７クランプフレーム
１９昇降押圧手段
２０割出し装置
２３下側フレーム部
２９駆動軸
３２テーブル側の制御モータ
３３モータ軸
３６テーブルの軸線
３７駆動軸の軸線
３９モータ軸の軸線
４２昇降装置
４２ａ流体圧シリンダ
４２ｂサーボモータ利用の昇降装置
４３上側フレーム部
４５上下移動部
４５ａロッド
４５ｂナット部材
４７昇降部材
５０ガイド
５３モータ軸の軸線
５５モータ軸
５６押圧側の制御モータ
５９連結軸の軸線
６０連結軸
６５押圧具の軸線
６６押圧具
７０サーボモータ

Claims

上下方向の軸線回りに回転する割出し装置を具備するテーブル上のワークを、該テーブルの上方位置に配置され且つ上下動し得る昇降押圧手段を用いて該テーブルの上面に向けて押圧する如くなされ、該ワーク押圧状態でワークを回転させるように構成された工作機械におけるワーククランプ装置であって、
該昇降押圧手段は、機械本体に設けられたクランプフレームに固定されてなる昇降装置の上下移動部に、該クランプフレームに設けられて上下方向に延長する上下方向ガイドに案内されて上下動できる昇降部材が設けられており、該昇降部材は、該上下移動部の上下移動によって上下動でき、該昇降部材に、軸線が上下方向であるモータ軸を有する押圧側の制御モータが設けられており、該モータ軸には、軸線が上下方向である連結軸が連結されると共に、該連結軸は、少なくともスラストベアリングにより前記昇降部材に支持され、且つ、該連結軸の下端に、軸線が上下方向である押圧具が連結されており、該モータ軸と、該連結軸と、該押圧具と、前記テーブルの夫々の軸線は合致しており、又、前記押圧側の制御モータの回転によって、前記昇降押圧手段によるワーク押圧状態において、該モータ軸と該連結軸と該押圧具とが、合致する前記軸線回りに前記ワークと一体となって回転できると共に、前記押圧側の制御モータと、前記テーブルを前記軸線回りに回転させるテーブル側の制御モータとは同期回転でき、この同期回転によって、前記ワークを挾んで前記押圧具と前記テーブルとは同一角度分同期回転されることを特徴とする工作機械におけるワーククランプ装置。
前記昇降装置は、上下方向で伸縮し得る流体圧シリンダであり、前記上下移動部は該流体圧シリンダのロッドであることを特徴とする請求項１記載の工作機械におけるワーククランプ装置。
前記昇降装置は、サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸に、ナット部材としての前記上下移動部が螺合され、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該上下移動部が、回り止め部により回り止めされて上下動できるようになされていることを特徴とする請求項１記載の工作機械におけるワーククランプ装置。