発明の名称 パレットクランプ装置 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開平８−１８７６３７ 公開日 平成８年（１９９６）７月２３日 出願番号 特願平６−３２８８４３ 出願日 平成６年（１９９４）１２月２８日 代理人 【弁理士】 【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名） 発明者 細 川 裕 要約 目的 パレットクランプ時のパレットの変形が抑制し、また、パレットクランプ装置へのパレットの引き込み、引き出し動作をなくしてパレット交換の高速化に寄与するようしたパレットクランプ装置を提供する。 構成 パレット３０の下面中央部に開口する内径部３４に突出する係止部４１を設け、円盤状のクランプ部材３６の外周部に前記係止部３７に係合、離脱可能な係合部３７を設け、前記クランプ部材３６をクランプ軸４６を介して回転自在かつ昇降可能に支持するとともに、前記クランプ部材３６を前記クランプ軸４６を介してクランプ力を発生する駆動部５０に連結する。 特許請求の範囲 【請求項１】工作物を取り付けたパレットの下面側からパレットにクランプ部材を係合させ、前記クランプ部材をパレットベースに引き付け前記パレットを固定するパレットクランプ装置において、前記パレットの下面中央部に開口する内径部に突出する係止部を設け、円盤状のクランプ部材の外周部に前記係止部に係合、離脱可能な係合部を設け、前記クランプ部材をクランプ軸を介して回転自在かつ昇降可能に支持するとともに、前記クランプ部材を前記クランプ軸を介してクランプ力を発生する駆動部に連結したことを特徴とするパレットクランプ装置。 【請求項２】前記係止部は、クランプ部材の外周部に中心と隣合う爪が一定の角度をなす複数のクランプ爪からなり、前記係合部は、パレット内径部に前記クランプ爪の配列角度に対応して設けられた被クランプ爪からなり、隣合う前記被クランプ爪の間に前記クランプ爪の通過を許容する空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパレットクランプ装置。 【請求項３】前記クランプ爪と、被クランプ爪との角度位相を合わせるため、前記クランプ部材の下降時には、クランプ爪が被クランプ爪に係合可能な回転位置となり、クランプ部材の上昇時にはクランプ爪がパレットから離脱可能な回転位置とする角度位相合わせ手段を有することを特徴とする請求項２に記載のパレットクランプ装置。 【請求項４】前記角度位相合わせ手段は、前記クランプ軸の外周面に形成され前記クランプ部材の昇降と伴ないクランプ爪の係合、離脱をする回転を与えるカム溝と、パレットベース側に固定され、前記カム溝に係合するピンからなることを特徴とする請求項３に記載のパレットクランプ装置。 【請求項５】前記クランプ軸は、その下端面でスラストベアリングにより回転自在に支承されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパレットクランプ装置。 【請求項６】前記クランプ軸の上下動に連動する軸部材と、この軸部材に設けたドグと、前記ドグの位置を検出するセンサとからパレットのクランプ、アンクランプ状態を検出することを特徴とする請求項１乃至５項のいずれか１項に記載のパレットクランプ装置。 【請求項７】パレットベース上面には、クランプ部材がパレットの内径部に挿入可能なようにパレットを位置決めするテーパコーンを設け、前記パレットの裏面に前記テーパコーンが嵌合するロケートブッシュを設けたことを特徴とする請求項１乃至６項のいずれか１項に記載のパレットクランプ装置。 【請求項８】ロケートブッシュには、エア噴出口が開口し、前記エア噴出口から噴出する圧縮空気を供給するクリーニングエア管路を設けたことを特徴とする請求項１乃至７項のいずれか１項に記載のパレットクランプ装置。 【請求項９】前記パレットの有無を前記クリーニングエア管路内に配設した圧力スイッチの出力信号に基づき検知することを特徴とする請求項８に記載のパレットクランプ装置。 発明の詳細な説明 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、工作物を登載して工作機械に供給するパレットをテーブルのパレットベース上で固定するパレットクランプ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動パレット交換装置が設けられた工作機械では、工作物を登載したパレットを工作機械のテーブルに移送した後で、そのパレットをテーブル上に固定してから加工が開始される。 【０００３】図７は、パレットクランプ装置の従来例の一般的な構成を示す。この図７において、符号１０は、パレットクランプ装置を示す。このパレットクランプ装置１０は、図示されない自動パレット交換装置の作動によって、パレット１２がテーブルのパレットベース１４上に引き込まれると、平板１６を下に引き付けてパレット１２を固定する。 【０００４】パレット１２の下面には、パレット１２の移送方向に縦断するＴ溝１８が形成されており、このＴ溝１８の走る方向に沿って平板１６が係合する段部２０が形成されている。パレット１２にクランプ力を与える油圧シリンダは、テーブルの内部に設けられており、平板１６はパレットベース１４の下に設けられた図示されない油圧シリンダのピストンと連結されている。平板１６がテーブル側に引き付けられると、カムフォロア２２を介して平板は段部２０に係合したまま、パレット１２を引き付けクランプする。 【０００５】一方、パレット１２をアンクランプするには、平板１６がわずかに上昇して段部２０から離れるので、パレット１２はアンクランプされる。そして、パレット１２をＴ溝１８の長さ方向に引き出すと、カムフォロア２２がＴ溝１８を転動してパレットの離脱を円滑にすることができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のパレットクランプ装置では、パレット１２をテーブルに固定するのに、パレット１２の端から端まで縦断するように走るＴ溝１８を利用しているのが普通である。このＴ溝１８の場合、その両側に平板１６が係合する段部２０が形成されており、Ｔ溝１８の縦断によってパレット１２の剛性が弱まるので、パレット１２を平板１６でテーブル側に引き付けて固定するときにパレット１２の変形が生じ、この変形が加工精度に悪影響を及ぼすという不都合があった。 【０００７】また、このＴ溝１８には、工作物の加工中に飛び散る切粉やクーラントが侵入しやすいため、切粉の詰まりによってパレット１２の引き込みに支障をきたすなど、種々のトラブルの原因となっている。 【０００８】一方、このＴ溝１８を利用する形式のパレットクランプ装置では、前述したように、パレット１２をテーブルに搬出入するためには、Ｔ溝１８に平板１６を嵌合させたままＴ溝１８の長さ方向に沿ってパレット１２を前後に移動して引き込み、引き出しをしなければならないので、自動パレット交換装置の動作が大きいため、パレット交換のための所要時間が長くなり、加工効率の向上が制限され、また、自動パレット交換装置の構成が複雑化、大形化する問題点が指摘されている。 【０００９】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、パレットクランプ時のパレットの変形が抑制し、また、パレットクランプ装置へのパレットの引き込み、引き出し動作をなくしてパレット交換の高速化に寄与するようしたパレットクランプ装置を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明は、工作物を取り付けたパレットの下面側からパレットにクランプ部材を係合させ、前記クランプ部材をパレットベースに引き付け前記パレットを固定するパレットクランプ装置において、前記パレットの下面中央部に開口する内径部に突出する係止部を設け、円盤状のクランプ部材の外周部に前記係止部に係合、離脱可能な係合部を設け、前記クランプ部材をクランプ軸を介して回転自在かつ昇降可能に支持するとともに、前記クランプ部材を前記クランプ軸を介してクランプ力を発生する駆動部に連結したことを特徴とするものである。 【００１１】前記係止部は、クランプ部材の外周部に中心と隣合う爪が一定の角度をなす複数のクランプ爪からなり、前記係合部は、パレット内径部に前記クランプ爪の配列角度に対応して設けられた被クランプ爪からなり、隣合う前記被クランプ爪の間に前記クランプ爪の通過を許容する空間が形成されていることを特徴とする。 【００１２】また、前記クランプ爪と、被クランプ爪との角度位相を合わせるため、前記クランプ部材の下降時には、クランプ爪が被クランプ爪に係合可能な回転位置となり、クランプ部材の上昇時にはクランプ爪がパレットから離脱可能な回転位置とする角度位相合わせ手段を有することを特徴とする。 【００１３】前記角度位相合わせ手段は、前記クランプ軸の外周面に形成され前記クランプ部材の昇降と伴ないクランプ爪の係合、離脱をする回転を与えるカム溝と、パレットベース側に固定され、前記カム溝に係合するピンからなることを特徴とする。 【００１４】また、前記クランプ軸は、その下端面でスラストベアリングにより回転自在に支承されていることが好ましい。 【００１５】また、前記クランプ軸の上下動に連動する軸部材と、この軸部材に設けたドグと、前記ドグの位置を検出するセンサとからパレットのクランプ、アンクランプ状態を検出するように構成することができる。 【００１６】さらに、パレットベース上面には、クランプ部材がパレットの内径部に挿入可能なようにパレットを位置決めするテーパコーンを設け、前記パケットの裏面に前記テーパコーンが嵌合するロケートブッシュを設けることができる。 【００１７】前記ロケートブッシュには、エア噴出口が開口し、前記エア噴出口から噴出する圧縮空気を供給するクリーニングエア管路を設けたことが好ましく、前記パレットの有無を前記クリーニングエア管路内に配設した圧力スイッチの出力信号に基づき検知することができる。 【００１８】 【実施例】以下、本発明によるパレットクランプ装置の一実施例について添付の図面を参照して説明する。図１は、本実施例によるパレットクランプ装置の構成を示す縦断面図である。 【００１９】この図１において、符号３０は、パレットを示す。このパレット３０は、図５に示すパレット交換装置１００の交換アーム１０２に載せられて待機位置とパレットベース３２直上の位置との間を１８０゜旋回して移送されるようになっている。なお、このパレット交換装置１００については、後述する。 【００２０】パレット３０の底部には、円形の段付孔部３４によって内径部が形成されている。パレット３０をパレットベース３２上でクランプする部材であるクランプ板３６は、前記段付孔部３４に嵌まり合う円盤状のプレートであって、その外周部には、係合部としてクランプ爪３７が円周方向に一定の間隔をおいて形成されている。図２は、パレットベース３２を上から表わした平面図で、前記クランプ板３６のクランプ爪３７は、この実施例の場合、互いに隣り合う爪３７、３７が中心に対して６０゜角度をなすように中心に関して対称的に設けられている。 【００２１】一方、図３は、パレットを下面側から表わした平面図で、段付孔部３４の開口縁部に形成される段部には、クランプ爪３７が通過できるような切欠き４０が一定の間隔をとって、隣同士が中心と６０゜の角度をなすように形成されている。また、切欠き４０、４０の間には内側に突出する係止部としての被クランプ爪４１が６０゜の配列角度で形成されている。 【００２２】従って、パレット３０をクランプ板３６の直上位置に位置決めすると、クランプ板３６のクランプ爪３７と、段付孔部３４の切欠き４０の角度位相が合うようになっており、ことときクランプ板３６を上昇させると、段付孔部３４にクランプ板３６を挿入することができる。さらに、クランプ板３６を６０゜回転させて、クランプ爪３７と被クランプ爪４１との角度位相を合せると、被クランプ爪４１にクランプ爪３７が係合できるようになっている。なお、段付孔部３４にクランプ板３６が貫入した状態では、クランプ板３６が上下に昇降するストロークを確保するためのスペースが確保されている。 【００２３】このようなパレットベース３２の下側には、パレット３０をアンクランプ、クランプし、クランプ力を与える駆動部が設けられている。この駆動部は、パレットベース３２に一体的な円筒部４２の内部に配設されている。なお、パレットベース３２の全体は、テーブル割り出し駆動部４４に連結されて水平面上を回転できるように構成されている。このテーブル割り出し駆動部４４については、後述する。 【００２４】次に、クランプ装置の駆動部について説明する。クランプ板３６は、クランプ軸４６を介して鉛直な姿勢でその下端面でスラストベアリング４８によって回転自在に支承されている。このクランプ軸４６は、上下に昇降可能であるとともに、前記クランプ爪３７の角度位相を合せる機能を持った、後述する角度位相合せ手段によって昇降に回転運動が伴うように構成されている。 【００２５】クランプ軸４６に上下運動を与えるアクチュエータとしては、油圧シリンダ５０がクランプベース３２と一体の円筒ボディ４２の内部に組み込まれている。すなわち、この油圧シリンダ５０は、クランプ軸４６に外嵌するシリンダカバー５２と、ピストン５４とから構成されている。ロッド側のシリンダ室Ａには油路５８から圧油が供給される。他方、シリンダ室Ｂには、油路６０から圧油が供給される。 【００２６】このような油圧シリンダ５０を用いた駆動部において、ピストン５４では、クランプ軸４６のフランジ部５９がピストン５４の段部６１と、スラストベアリング４８の間に挟まれるようにして係合している。従って、クランプ軸４６は、ピストン５４と一体的なスラストベアリング４８で支承されているので、角度位相合せ手段による回転が許容されるような構造になっている。このような連結構造のため、スラストベアリング４８は、ピストン５４の短円柱状の連結部６３の上面にも取付られて、クランプ軸４６の下端面と連結部６３の間には、隙間６２が形成されている。 【００２７】前記角度位相合せ手段は、クランプ軸４６の外周部に形成されたカム溝６５と、パレットベース３２に固定されてその先端がカム溝６５に係合するピン６４とから構成されている。この実施例の場合、カム溝６５は、図４に示すように斜めに傾斜するように形成された溝からなり、クランプ軸４６のストロークに対応させて、１ストロークの間にピンの頭が下端部６４ａと上端部６５ｂの間に沿って摺動すると、クランプ軸４６は６０゜回転するように設計されている。 【００２８】図１において、前記ピストン５４の連結部６３からは、ロッド６６が垂直に下に向かって延びるように連結されており、油圧シリンダ５０の動作と連動するロッドの変位からクランプ板３６によるクランプ、アンクランプの動作が検知される。この場合、ロッド６６の先端は、円錐状に形成され、この円錐部６７には、水平方向に移動自在に挿通されているドグ軸６８の半球状の先端を当接させている。このドグ軸６８の末端は外部に突出して、この突出部にドグ７０を設け、このドグがリミットスイッチなどの位置検出センサを作動させるようになっている。なお、この場合、ドグ軸６８は、圧縮ばね７１の弾性力によって付勢されてその半球状先端は、円錐部６７に常時当接するように構成されている。 【００２９】次に、パレットベース３２の上面には、載せたパレット３０を位置決めして、クランプ、アンクランプ切り換え際の角度位相合せを円滑にするためのテーパコーン８０が配設されている。このテーパコーン８０は、図２に示すようにパレットベース３２の中心に関して１２０度対称な位置に３箇所設けられている。図３に示すように、このテーパコーン８０がそれぞれ嵌まり合うロケートブッシュ８２はパレット３０の下面に３箇所埋め込まれている。テーパコーン８０の円錐台状の先端にはテーパ８１がつけられ、このテーパ８１に対応してロケートブッシュ８２には、同じテーパを有する凹部８３が形成されている。また、テーパコーン８２では、その頂部に開口するエア噴出通路８４が形成され、このエア噴出通路８４には、通路８５を通じて図示されないエア供給回路から圧縮エアが供給されるようになっている。また、テーパコーン８０に供給されるエアが設定圧力以上になると作動する図示されない圧力スイッチが設けられており、この圧力スイッチの作動信号からパレットベース３２のロケートブッシュ８２がテーパコーン８２に着座したことを検出し、その検出信号を受信後、エアの供給回路に設けられた切換弁の開かれ圧縮エアがテーパコーン８０の噴出通路８４から吹き出るように制御される。 【００３０】次に、図２において、符号９０は、テーブル割り出し機構の駆動モータを示す。図１に示すように、この駆動モータ９０の駆動軸は、テーブル本体３１の内部で潤滑油のたまっているギヤ室９１の内部に収納されているウォーム９２に連結され、このウォーム９２に噛み合うウォーム歯車４４は、パレットベース３２の円筒部４２の下端に固定されている。また、ウォーム歯車４４はそのボス部で下からスラストベアリング９６によって回転自在に支承されている。 【００３１】本実施例は、以上のように構成されるものであり、次に、自動パレット交換工程との関連において、実施例の作用について説明する。ここで、図５は、自動パレット交換装置を示した側面図で、図６は、自動パレット交換装置の交換フォークの平面図である。 【００３２】符号１００は，自動パレット交換装置の全体を、符号１０２で交換フォークの全体を表す。この交換フォーク１００は、中心部の旋回軸１０４の両側にそれぞれパレット３０を支持して、１８０゜旋回することによってパレット３０、３０を工作機械側と、待機位置との間を移送するものである。 【００３３】交換フォーク１０２の長さ方向のフレーム部材１０３、１０４の両端部側には、パレット３０を載せられるように支持台１０５、１０６が取り付けられており、この支持台１０５、１０６は、パレット３０の形に対応してパレット３０が嵌まり合うようになっており、パレット３０は、その肩部３０ａで支持台１０５、１０６の上に係止できるようになっている。 【００３４】図５に示されるように、交換フォーク１０２は、自動パレット交換装置１００の旋回軸１０４に連結されている。この自動パレット交換装置では、交換フォーク１０２は、旋回動作に加えて旋回軸１０４ごと上下に昇降できるように構成されており、交換フォーク１０２の全体が図に示す高さ位置まで上昇したあとで、旋回軸１０４が回転して旋回し、その後、交換フォーク１０２が下降するというように一連のパレット交換動作を行う。交換フォーク１０２の旋回した後は、交換フォーク１０２に１８０゜対称に設けてある位置決めスリーブ１０７に、交換装置本体側に取り付けてある位置決めピン１０８が嵌合して、それまで工作機械側にあったパレット３０は待機ベース１０９上の待機位置に、待機位置にあったパレット３０は工作機械側のパレットベース上へそれぞれ位置決めされるようになっている。 【００３５】そこで、以下、パレット交換に伴う実施例のクランプ動作について説明する。 【００３６】図１において、パレット交換装置にパレット交換指令信号が発せられると、クランプされていたパレット３０をアンクランプするために、油圧シリンダ５０のシリンダ室Ｂに圧油が導入され、クランプ軸４６はピストン５４と一体に上昇する。このクランプ軸４６には、その外周面のカム溝６５にピン６４の先端が嵌入されているので、クランプ軸４６は、上昇に同時に６０゜回転する。 【００３７】図２、図３において、このクランプ軸４６の回転によって、クランプ板３６のクランプ爪３７とパレット３０の被クランプ爪４１との噛み合いが外れるとともに、クランプ板３６のクランプ爪３７と、被クランプ爪４１との角度位相が６０゜ずれる結果、逆に、クランプ爪３７と切欠き４０の角度位相が合い、これによりクランプ板３６は、パレット３０の段付き孔３４から離脱できる状態になる。 【００３８】このアンクランプ動作の間、クランプ軸４６はスラストベアリング４８によって支持されているため、円滑に回転することができる。 【００３９】このクランプ板３６が上昇し、パレット３０がアンクランプされたことは、クランプ軸４６の上昇に連動してドグ軸６８が引っ込むため確認することができる。 【００４０】次に、パレット３０がアンクランプされると、前述したように、パレット３０交換フォーク１０２が上昇するとともに、パレット３０はパレットベース３２から離脱する。この後、パレット交換フォーク１０２は、１８０゜旋回して、新旧のパレット３０は交換されて待機位置にあったパレット３０がパレットベース３２上まで移送される。その後、パレット交換フォーク１０２は下降するので、パレット３０はパレットベース３２の上に位置決めされる。 【００４１】なお、パレット３０はパレット交換フォーク１０２とともにパレットベース３２に上に降下すると、既に、クランプ板３６のクランプ爪３７と、パレット３０における被クランプ爪４１の間の切欠き４０との角度位相が合っているため、また、多少角度位相がずれていてもパレット３０ベース上に配設されているテーパコーン８０と、パレット３０の底面に取り付けられているロケートブッシュ８２の各テーパ面８１、８３が嵌り合うので、確実に角度位相が合い、パレット３０は、その底面の段付き孔３４にパレット板３６が嵌入する状態でパレットベース３２上にセットすることができるようになっている。 【００４２】次に、パレット３０をパレットベース３２上でクランプする場合、油圧シリンダ５０には、そのロッド側のシリンダ室Ａに圧油が供給され、クランプ軸４６は下降する。この時、クランプ板３６は、カム溝６５に係合するピン６４の係合によって６０゜回転しながら下降し、この回転によって、クランプ爪３７と切欠き４０との角度位相がずれるため、クランプ爪３７は被クランプ爪４１に係合する。この結果、油圧シリンダ５０は、そのクランプ力を発揮してパレット３０をパレットベース３２に対して引き付けるようにして強固に固定する。 【００４３】クランプされる間は、前記したように圧力スイッチの検出信号に基づいてテーパコーン８０に開口するエア噴出通路８４から圧縮エアが噴出された状態で行われるため、テーパコーン８０、ロケートブッシュ８２のそれぞれテーパ面８１、８３に付着している切粉や、クーラントは吹き飛ばれるので、切粉等の詰まりがクランプ動作を阻害せずにクランプ動作を確実にする。 【００４４】また、クランプ板３６が下降してパレット３０をクランプするときには、クランプ軸４６を支承するスラストベアリング４８は、クランク軸４６、ピストン５４と一体で下降するので、スラストベアリング４８には、クランプ力が直接作用しない構造となっており、スラストベアリング４８に過大な荷重がかからないようになっている。 【００４５】こうして、パレット３０がクランプされたことは、ドッグ軸６８先端のドグ７０がテーブル本体３１から突き出で、そのドグ７０を検知するリミットスイッチセンサの出力信号を受信することにより確認することができる。 【００４６】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、パレットの下面中央部に開口する内径部に突出する係止部を設け、円盤状のクランプ部材の外周部に前記係止部に係合、離脱可能な係合部を設け、前記クランプ部材をクランプ軸を介して回転自在かつ昇降可能に支持するとともに、前記クランプ部材を前記クランプ軸を介してクランプ力を発生する駆動部に連結して構成し、円板状のクランプ部材を昇降しながら回転させてクランプ、アンクランプを行えるように構成されている。このため、パレットを縦走するＴ溝をクランプに利用しないので、パレットクランプ時のパレットの変形を抑制できるため、パレットの厚み寸法を薄くすることができる。また、パレットを従来のようにパレットベースに対して引き込み、引き出しをせずに、クランプ、アンクランプの動作をできるので、ローディング装置が不要となるとともに、パレット交換の所要時間を短縮化してパレット交換の高速化に貢献できる。