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特開2023-28740液圧クランプ装置、クランプシステム、ロボットアーム、被クランプ部材の固定方法、および加工品の加工方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023028740
(43)【公開日】2023-03-03
(54)【発明の名称】液圧クランプ装置、クランプシステム、ロボットアーム、被クランプ部材の固定方法、および加工品の加工方法
(51)【国際特許分類】
B23Q 3/06 20060101AFI20230224BHJP
F15B 3/00 20060101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
B23Q3/06 303A
F15B3/00 D
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021134617
(22)【出願日】2021-08-20
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-12-20
(71)【出願人】
【識別番号】394007849
【氏名又は名称】株式会社堀内機械
(74)【代理人】
【識別番号】110000844
【氏名又は名称】弁理士法人クレイア特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】真下 和昌
(72)【発明者】
【氏名】荘司 直毅
(72)【発明者】
【氏名】笠井 一成
(72)【発明者】
【氏名】細井 耕平
(72)【発明者】
【氏名】戸波 照喜
(72)【発明者】
【氏名】津田 裕也
(72)【発明者】
【氏名】前田 宗万
(72)【発明者】
【氏名】辻本 佳孝
【テーマコード（参考）】
3C016
3H086
【Ｆターム（参考）】
3C016CA03
3C016CB06
3C016CC01
3C016CC02
3H086BA03
3H086BA13
3H086BA19
3H086BB02
3H086BB08
3H086BC12
3H086BC20
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型で、かつ、１台のクランプ装置で確実に被クランプ部材をクランプ／アンクランプすることのできる液圧クランプ装置、クランプシステム、および、クランプ方法を提供する。
【解決手段】チャッキング装置１０と引込装置２０とを含み、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする液圧クランプ装置３００において、チャッキング装置１０は、２つのチャック３０、４０と、２つのチャック３０、４０を開閉するチャッキング用液圧シリンダ５０と、を備え、２つのチャック３０、４０はそれぞれ、被クランプ部材を両側から把持する２つの爪６０、７０を有し、引込装置２０は、チャッキング装置１０を引き込み、および／または押し出す引込用液圧シリンダ８０を備え、液圧クランプ装置３００は、チャッキング装置１０で被クランプ部材を把持した後、引込装置２０でチャッキング装置１０を引き込む。
【選択図】図１
【解決手段】チャッキング装置１０と引込装置２０とを含み、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする液圧クランプ装置３００において、チャッキング装置１０は、２つのチャック３０、４０と、２つのチャック３０、４０を開閉するチャッキング用液圧シリンダ５０と、を備え、２つのチャック３０、４０はそれぞれ、被クランプ部材を両側から把持する２つの爪６０、７０を有し、引込装置２０は、チャッキング装置１０を引き込み、および／または押し出す引込用液圧シリンダ８０を備え、液圧クランプ装置３００は、チャッキング装置１０で被クランプ部材を把持した後、引込装置２０でチャッキング装置１０を引き込む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被クランプ部材をクランプする液圧クランプ装置であって、
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、
前記引込装置は、前記チャッキング装置を引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材は、前記当接部に当接し、かつ前記引込装置から引き込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、液圧クランプ装置。
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、
前記引込装置は、前記チャッキング装置を引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材は、前記当接部に当接し、かつ前記引込装置から引き込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、液圧クランプ装置。
【請求項2】
２つの前記チャックは、前記被クランプ部材を両側から把持する２つの爪を有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して前記２つの爪で把持するための開口部を有し、
前記２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する、請求項１に記載の液圧クランプ装置。
前記ケースは、前記被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して前記２つの爪で把持するための開口部を有し、
前記２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する、請求項１に記載の液圧クランプ装置。
【請求項3】
２つの前記チャックは、固定チャックと可動チャックとからなり、前記固定チャックは固定爪を有し、前記可動チャックは可動爪を有し、
前記可動チャックは、前記固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、
前記チャックは、前記ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、
前記チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、前記可動チャックを押し下げて、前記チャッキング装置の２つの前記爪を閉じる、請求項２に記載の液圧クランプ装置。
前記可動チャックは、前記固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、
前記チャックは、前記ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、
前記チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、前記可動チャックを押し下げて、前記チャッキング装置の２つの前記爪を閉じる、請求項２に記載の液圧クランプ装置。
【請求項4】
前記チャッキング装置は、２つの前記爪を開くスプリングをさらに備える、請求項３に記載の液圧クランプ装置。
【請求項5】
前記引込装置は、前記引込用液圧シリンダの第２ピストンロッドが、前記固定チャックの駆動支点と接続され、前記駆動支点は前記回転軸の後部に配置される、請求項３または４に記載の液圧クランプ装置。
【請求項6】
前記引込用液圧シリンダは、ピストンの両側に液室と空気室とを有し、前記液室に液圧を印加することによって前記チャッキング装置を引き込み、前記空気室に空気圧を印加することによって前記チャッキング装置を押し出す、請求項２から５のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
【請求項7】
前記当接部は、複数の凸部であり、
前記ケースの前記開口部の周辺に前記複数の凸部を有し、
前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込む場合に、前記複数の凸部が前記被クランプ部材に接触して前記被クランプ部材を固定する、請求項２から６のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
前記ケースの前記開口部の周辺に前記複数の凸部を有し、
前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込む場合に、前記複数の凸部が前記被クランプ部材に接触して前記被クランプ部材を固定する、請求項２から６のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
【請求項8】
前記複数の凸部は３個である、請求項７に記載の液圧クランプ装置。
【請求項9】
前記複数の凸部は６個である、請求項７に記載の液圧クランプ装置。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置と、
空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、
前記エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介して前記チャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して前記引込装置に接続され、
前記第１制御弁が導通することにより、前記チャッキング用液圧シリンダに液が共有されて前記被クランプ部材を把持し、かつ、前記第２制御弁が導通することにより、前記引込用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を引き込み、前記被クランプ部材が前記液圧クランプ装置に固定可能である、クランプシステム。
空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、
前記エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介して前記チャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して前記引込装置に接続され、
前記第１制御弁が導通することにより、前記チャッキング用液圧シリンダに液が共有されて前記被クランプ部材を把持し、かつ、前記第２制御弁が導通することにより、前記引込用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を引き込み、前記被クランプ部材が前記液圧クランプ装置に固定可能である、クランプシステム。
【請求項11】
前記第１制御弁および前記第２制御弁は、空気圧を印加することによって逆止弁状態と開放状態とを切り換えることができるエアーパイロット逆止弁であって、
前記第１制御弁は、前記逆止弁状態では、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記逆止弁状態では、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
前記第１制御弁は、前記逆止弁状態では、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記逆止弁状態では、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
【請求項12】
前記第１制御弁および前記第２制御弁は、電磁弁と逆止弁とを並列接続した制御弁であって、
前記第１制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
前記第１制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
【請求項13】
前記被クランプ部材をクランプするクランプフェーズと、前記被クランプ部材を引き込んでより強く固定する引込フェーズと、前記被クランプ部材を押し出す押出フェーズと、前記被クランプ部材をアンクランプするアンクランプフェーズと、を有し、
前記エアーハイドロブースタの液圧は、前記クランプフェーズと前記引込フェーズで加圧状態であって、前記押出フェーズと前記アンクランプフェーズで減圧状態であり、
前記第１制御弁は、前記クランプフェーズ、前記引込フェーズ、および前記押出フェーズで逆止弁として機能し、前記アンクランプフェーズで開放状態であり、
前記第２制御弁は、前記クランプフェーズ、前記押出フェーズ、および前記アンクランプフェーズで逆止弁として機能し、前記引込フェーズで開放状態である、請求項１１から１２のいずれか１項に記載のクランプシステム。
前記エアーハイドロブースタの液圧は、前記クランプフェーズと前記引込フェーズで加圧状態であって、前記押出フェーズと前記アンクランプフェーズで減圧状態であり、
前記第１制御弁は、前記クランプフェーズ、前記引込フェーズ、および前記押出フェーズで逆止弁として機能し、前記アンクランプフェーズで開放状態であり、
前記第２制御弁は、前記クランプフェーズ、前記押出フェーズ、および前記アンクランプフェーズで逆止弁として機能し、前記引込フェーズで開放状態である、請求項１１から１２のいずれか１項に記載のクランプシステム。
【請求項14】
請求項１０に記載のクランプシステムが搭載された、ロボットアーム。
【請求項15】
請求項１０に記載のクランプシステムで前記被クランプ部材を固定し、前記被クランプ部材を備える加工品を加工する、加工品の加工方法。
【請求項16】
請求項１０に記載のクランプシステムを搭載したロボットアームで、前記被クランプ部材を備えた加工品の位置を移動させ、前記加工品の加工面を変えて加工する、加工品の加工方法。
【請求項17】
チャッキング装置と引込装置とを含む液圧クランプ装置によって、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする方法であって、
前記被クランプ部材をクランプする場合、まず前記チャッキング装置の２つの爪で前記被クランプ部材を把持し、次に、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込み、
前記被クランプ部材をアンクランプする場合には、まず、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を押し出し、次に、前記チャッキング装置の２つの前記爪を開いて前記被クランプ部材を開放し、
前記チャッキング装置の２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは、略直交している、被クランプ部材の固定方法。
前記被クランプ部材をクランプする場合、まず前記チャッキング装置の２つの爪で前記被クランプ部材を把持し、次に、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込み、
前記被クランプ部材をアンクランプする場合には、まず、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を押し出し、次に、前記チャッキング装置の２つの前記爪を開いて前記被クランプ部材を開放し、
前記チャッキング装置の２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは、略直交している、被クランプ部材の固定方法。
【請求項18】
被クランプ部材を液圧クランプ装置に固定する固定方法であって、
前記液圧クランプ装置は、チャッキング装置と引込装置とケースとを備え、
前記チャッキング装置の爪で前記被クランプ部材を把持する把持工程と、
前記把持工程で把持した前記被クランプ部材を前記チャッキング装置に引き込む引込工程と、を有し、
前記被クランプ部材は、前記ケースの当接部に当接し、かつ前記引込装置から引込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、被クランプ部材の固定方法。
前記液圧クランプ装置は、チャッキング装置と引込装置とケースとを備え、
前記チャッキング装置の爪で前記被クランプ部材を把持する把持工程と、
前記把持工程で把持した前記被クランプ部材を前記チャッキング装置に引き込む引込工程と、を有し、
前記被クランプ部材は、前記ケースの当接部に当接し、かつ前記引込装置から引込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、被クランプ部材の固定方法。
【請求項19】
請求項１８に記載の被クランプ部材の固定方法で前記被クランプ部材を備えた加工品を固定し、前記加工品を加工する、加工品の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする液圧クランプ装置、クランプシステム、ロボットアーム、被クランプ部材の固定方法、および被クランプ部材を備えた加工品の加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
クランプ装置に関しては多くの発明が出願されている。
【0003】
例えば、特許文献１（特開２００３－２５１５０７号公報）には、空油圧変換器を用いた油圧クランプ装置の応答性と駆動速度を高めるクランプ装置が開示されている。
【0004】
特許文献１に記載の工具やワーク等の被クランプ部材をクランプ又は／及びアンクランプする油圧クランプ装置は、被クランプ部材に係合可能に設けられたクランプ部材と、クランプ部材を駆動するための駆動部材と、駆動部材を駆動するための油圧シリンダと、空圧源からの空圧を蓄圧するとともに、蓄圧した空圧により油圧を発生する空油圧変換器と、空油圧変換器と油圧シリンダとの間に配設された油圧切換弁と、空油圧変換器と空圧源との間に配設された空圧切換弁と、クランプ又は／及びアンクランプに応じて油圧切換弁および空圧切換弁の切換タイミングを独立に制御する弁制御手段と、を具備することを特徴としている。
【0005】
また、特許文献２（特開２０１０－１３１７２４号公報）には、主軸装置のクランプ機構のアンクランプ動作に要する油圧ユニットの低コスト化および主軸装置の移動とクランプ機構のアンクランプ動作との同期の簡略化を図った工作機械が開示されている。
【0006】
特許文献２に記載の工作機械は、油圧により工具ホルダをアンクランプするクランプ機構を備え、工具交換位置と加工位置との間を移動可能な主軸装置を有する工作機械であって、主軸装置に連結され主軸装置の工具交換位置への移動動作に連動して油圧を発生する油圧発生手段を備え、油圧発生手段からの油圧によりクランプ機構のアンクランプ動作を行う構成としたことを特徴としている。
【0007】
また、特許文献３（特開２００４－１１４２３２号公報）には、主軸ユニットの小型・軽量化、主軸の短小化が可能で、高価な油圧発生装置を必要としない主軸の工具クランプ・アンクランプ装置が開示されている。
【0008】
特許文献３に記載の工具クランプ・アンクランプ装置は、機械本体に対して移動可能な主軸ユニットに設けられた中空状の主軸の先端での工具のクランプ・アンクランプを行なう装置であって、主軸内に軸方向移動可能に配置されて軸方向移動により工具のクランプ・アンクランプを行なうドローバーと、ドローバーをクランプ方向に付勢する付勢手段と、ドローバーをアンクランプ方向に移動させるドローバー駆動手段とを備えているものにおいて、
主軸ユニット側にドローバーおよび付勢手段が設けられ、機械本体側に連結された主軸の回転を利用してドローバーをアンクランプ方向に移動させるドローバー駆動手段が設けられていることを特徴としている。
主軸ユニット側にドローバーおよび付勢手段が設けられ、機械本体側に連結された主軸の回転を利用してドローバーをアンクランプ方向に移動させるドローバー駆動手段が設けられていることを特徴としている。
【0009】
また、特許文献４（特開平０６－１５５１１９号公報）には、種々の大きさのワークに対してワーク搬出入、クランプ装置の位置調整、ツール交換後のツール測定を自動的に行い、平板の穿孔加工処理の全自動化により省力化と量産化を図ることのできる平板用全自動穿孔機が開示されている。
【0010】
特許文献４に記載の平板用全自動穿孔機は、ツールを装着した主軸ヘッドが移動する加工領域の両側に、ワーク搬入待機領域とワーク搬出待機領域が設けられた穿孔機本体と、この穿孔機本体の搬入側に設置され、移動可能なパレット上にワークを複数ステーションに分けて山積みする搬入側ワークストッカーと、この搬入側ワークストッカーのパレット上のワークを吸着して穿孔機本体のワーク搬入待機位置に搬入可能な搬入用フィーダと、
ワーク搬入待機領域に配置され、搬入用フィーダにより搬入されたワークを位置決めするワーク位置決め装置と、位置調整可能な複数のクランパーによりワークを把持してワーク搬入待機領域から加工領域へ、加工領域からワーク搬出待機領域へ移動可能な自動クランプ装置と、加工領域の側方に配置され、主軸ヘッドのツールを交換するツール自動交換装置および交換されたツールを自動測定するツール自動測定装置と、ワーク搬出待機領域のワークを吸着して搬出側ワークストッカーのパレット上にワークを移載可能な搬出用フィーダと、穿孔機本体の搬出側に設置され、移動可能なパレット上にワークを複数ステーションに分けて山積みする搬出側ワークストッカーと、ワーク情報に基づいて各装置を制御するＮＣ制御装置を備えている。
ワーク搬入待機領域に配置され、搬入用フィーダにより搬入されたワークを位置決めするワーク位置決め装置と、位置調整可能な複数のクランパーによりワークを把持してワーク搬入待機領域から加工領域へ、加工領域からワーク搬出待機領域へ移動可能な自動クランプ装置と、加工領域の側方に配置され、主軸ヘッドのツールを交換するツール自動交換装置および交換されたツールを自動測定するツール自動測定装置と、ワーク搬出待機領域のワークを吸着して搬出側ワークストッカーのパレット上にワークを移載可能な搬出用フィーダと、穿孔機本体の搬出側に設置され、移動可能なパレット上にワークを複数ステーションに分けて山積みする搬出側ワークストッカーと、ワーク情報に基づいて各装置を制御するＮＣ制御装置を備えている。
【0011】
また、特許文献５（特開平１０－０７６３３２号公報）には、タレットパンチプレス等の板金加工機械における加工済みワークＷを搬出するためのアンローダ装置において、そのクランプ機構に、従来のように高価なエアシリンダ等のエア機器を用いず、コストが安く、作動時間が短く、かつワークＷの不時の脱落の怖れのない機械式のワーククランプ装置が開示されている。
【0012】
特許文献５に記載のワーククランプ装置は、クランパー本体の基部に、スライドシリンダにより出没自在に摺動し得るネール部材と、このネール部材上との間にワークの一転縁部をくさび状に挟持し得る枢動式クランパーを設け、アンローダをワークに対して前進することによりワークを把持し、所定距離搬送の後、ネール部材を摺動撤退させることにより、ワークを所定の積載部に設置するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２００３－２５１５０７号公報
【特許文献2】特開２０１０－１３１７２４号公報
【特許文献3】特開２００４－１１４２３２号公報
【特許文献4】特開平０６－１５５１１９号公報
【特許文献5】特開平１０－０７６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
従来のクランプ装置には以下のような課題があった。
従来の機械式のクランプ装置では、クランプ装置の構造が複雑で形状が大きいため、例えばロボットのアームにクランプ装置を設置すると、ロボットアームの可動範囲が限定されるという問題があった。
また、油圧式のクランプ装置ではクランプ部を小型化することはできるが、迅速かつ確実にクランプするためには、例えば工作機械の工具ホルダのような特定の形状の被クランプ部材に対して、カスタム設計したクランプ装置が必要であり、切削工程ごとに専用のクランプ装置を用意する必要があった。
また、油圧式のクランプ装置の場合、クランプ装置に油圧を供給する必要があり、油圧が提供できない現場では油圧式のクランプ装置は使用できないとの課題があった。
特に、クランプ装置に金属等の加工品を固定して切削加工等をする場合、加工品には様々な方向の力が強くかかるため、クランプ装置と加工品とは強固に固定されなければ高精度の加工をすることができない。特に、加工性を高めるために、加工品をロボットアームの先端に固定する場合には、ロボットアームの可動性と強固な固定力とを両立したクランプ装置が必要となる。
従来の機械式のクランプ装置では、クランプ装置の構造が複雑で形状が大きいため、例えばロボットのアームにクランプ装置を設置すると、ロボットアームの可動範囲が限定されるという問題があった。
また、油圧式のクランプ装置ではクランプ部を小型化することはできるが、迅速かつ確実にクランプするためには、例えば工作機械の工具ホルダのような特定の形状の被クランプ部材に対して、カスタム設計したクランプ装置が必要であり、切削工程ごとに専用のクランプ装置を用意する必要があった。
また、油圧式のクランプ装置の場合、クランプ装置に油圧を供給する必要があり、油圧が提供できない現場では油圧式のクランプ装置は使用できないとの課題があった。
特に、クランプ装置に金属等の加工品を固定して切削加工等をする場合、加工品には様々な方向の力が強くかかるため、クランプ装置と加工品とは強固に固定されなければ高精度の加工をすることができない。特に、加工性を高めるために、加工品をロボットアームの先端に固定する場合には、ロボットアームの可動性と強固な固定力とを両立したクランプ装置が必要となる。
【0015】
特許文献１に記載の油圧クランプ装置は、クランプ装置の小型化が可能であり、また、空油圧変換器を用いることで、空気圧を用いてクランプ装置を駆動することができる。
しかし、この油圧クランプ装置は、被クランプ部材として、工具ホルダの後端に取り付けられたプルスタッドを対象としており、ドローバーの先端にプルスタッドに係合可能なようにコレットが取り付けられている。
したがって、この油圧クランプ装置は、プルスタッドを取り付けた工具ホルダ以外には用いることができない。
しかし、この油圧クランプ装置は、被クランプ部材として、工具ホルダの後端に取り付けられたプルスタッドを対象としており、ドローバーの先端にプルスタッドに係合可能なようにコレットが取り付けられている。
したがって、この油圧クランプ装置は、プルスタッドを取り付けた工具ホルダ以外には用いることができない。
【0016】
特許文献２に記載の工作機械に設置されるクランプ装置も油圧クランプ装置である。この油圧クランプ装置は、さらに、油圧発生手段である第１油圧シリンダを備え、第１油圧シリンダをモータで駆動することにより油圧を発生し、発生した油圧を第２油圧シリンダに供給し、クランプ装置のアンクランプを行っている。
このクランプ装置の場合油圧駆動源を必要としない点では価格的に有利であるが、モータと第１油圧シリンダによる油圧発生手段は大型でかつ複雑である。
また、このクランプ装置も工具ホルダ専用のクランプ装置であり、一般的な被クランプ部材のクランプに用いることはできない。
このクランプ装置の場合油圧駆動源を必要としない点では価格的に有利であるが、モータと第１油圧シリンダによる油圧発生手段は大型でかつ複雑である。
また、このクランプ装置も工具ホルダ専用のクランプ装置であり、一般的な被クランプ部材のクランプに用いることはできない。
【0017】
特許文献３に記載の工具クランプ・アンクランプ装置は、高価な油圧発生装置を必要としない装置であって、主軸の回転を利用してドローバーをアンクランプ方向に移動させるドローバー駆動装置と空気シリンダとを組み合わせることで、油圧を必要としないクランプ装置を実現している。
このクランプ装置も油圧発生装置を必要としない点では価格的に有利であるが、主軸の回転を用いる必要がある点、また、工具ホルダ専用のクランプ装置である点で、一般的な被クランプ部材のクランプに用いることはできない。
このクランプ装置も油圧発生装置を必要としない点では価格的に有利であるが、主軸の回転を用いる必要がある点、また、工具ホルダ専用のクランプ装置である点で、一般的な被クランプ部材のクランプに用いることはできない。
【0018】
特許文献４に記載の平板用全自動穿孔機の油圧クランパーは、油圧シリンダにより上下する可動部材に可動爪を、シリンダ側に固定爪を取り付け、可動爪と固定爪で一枚のワークあるいは積層した複数枚のワークを把持する。したがって、板状の被クランプ部材であればいろいろな形状の被クランプ部材をクランプすることができる。しかし、この油圧クランパーは、板状の被クランプ部材の対向する両端に油圧クランパーを配置する必要がある。したがって、最低でも２個（実施例の場合は４個）のクランパーが必要になる。また、板状でない被クランプ部材をクランプすることも困難である。
【0019】
特許文献５に記載のワーククランプ装置は機械式のワーククランプ装置であって、高価な油圧発生装置を必要としない点では有利であるが、構造が複雑で形状も大きいことから、ロボットのアームに設置するクランプ装置には用いることができない。
【0020】
本発明の主な目的は、小型で、かつ、工具ホルダのプルスタッドのような特殊な形状でなくても、１台のクランプ装置で確実に被クランプ部材をクランプ／アンクランプすることのできる液圧クランプ装置、および、クランプ方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、小型であり、かつ、被クランプ部材に様々な方向の力が加えられても確実に固定することができる、液圧クランプ装置およびクランプ方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、１台のエアーハイドロブースタを追加することで、空気圧を入力として作動することのできるクランプシステムを提供することにある。
本発明の他の目的は、小型であり、かつ、被クランプ部材に様々な方向の力が加えられても確実に固定することができる、液圧クランプ装置およびクランプ方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、１台のエアーハイドロブースタを追加することで、空気圧を入力として作動することのできるクランプシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0021】
（１）
一局面に従う液圧クランプ装置は、被クランプ部材をクランプする液圧クランプ装置であって、被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、チャッキング装置のチャックを収納するケースと、被クランプ部材をケースに引き込む引込装置と、を備え、チャッキング装置は、２つのチャックと、２つのチャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、引込装置は、チャッキング装置を引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、ケースは、被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、被クランプ部材は、当接部に当接し、かつ引込装置から引き込み力が与えられることで、ケースに固定されるものである。
一局面に従う液圧クランプ装置は、被クランプ部材をクランプする液圧クランプ装置であって、被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、チャッキング装置のチャックを収納するケースと、被クランプ部材をケースに引き込む引込装置と、を備え、チャッキング装置は、２つのチャックと、２つのチャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、引込装置は、チャッキング装置を引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、ケースは、被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、被クランプ部材は、当接部に当接し、かつ引込装置から引き込み力が与えられることで、ケースに固定されるものである。
【0022】
これにより、被クランプ部材は、引込用液圧シリンダから強い引き込み力が与えられるので、ケースに強く当接される。したがって、被クランプ部材はケースと面または複数の点で強く当接して固定されるので、単にチャッキングの爪で把持される場合と比べて、様々な方向の力が加えられても確実に固定することができる。
また、液圧クランプ装置は、チャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダの２つの駆動系を備えるのみでよく、かつ、被クランプ部材はケースに当接して固定されるので特別な治具が不要であるため、液圧クランプ装置を小型にすることができる。よって、液圧クランプ装置をロボットアームなどに固定してもアームの可動域を確保することができる。
したがって、加工品を本発明の液圧クランプ装置で固定することによって、高精度かつ加工性の高い加工をすることができる。
また、液圧クランプ装置は、チャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダの２つの駆動系を備えるのみでよく、かつ、被クランプ部材はケースに当接して固定されるので特別な治具が不要であるため、液圧クランプ装置を小型にすることができる。よって、液圧クランプ装置をロボットアームなどに固定してもアームの可動域を確保することができる。
したがって、加工品を本発明の液圧クランプ装置で固定することによって、高精度かつ加工性の高い加工をすることができる。
【0023】
（２）
第２の発明にかかる液圧クランプ装置は、一局面に従う液圧クランプ装置において、
２つのチャックは、被クランプ部材を両側から把持する２つの爪を有し、ケースは、被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して２つの爪で把持するための開口部を有し、２つの爪で被クランプ部材を把持する方向と、引込装置でチャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する。
第２の発明にかかる液圧クランプ装置は、一局面に従う液圧クランプ装置において、
２つのチャックは、被クランプ部材を両側から把持する２つの爪を有し、ケースは、被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して２つの爪で把持するための開口部を有し、２つの爪で被クランプ部材を把持する方向と、引込装置でチャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する。
【0024】
工具ホルダのプルスタッドのような特殊な形状をしていない、一般的な被クランプ部材をクランプする場合、２つの爪で被クランプ部材を両側から把持することが考えられるが、この場合、例えば、被クランプ部材が、２つの爪の支点同士を結んだ直線を軸として回転するなどの動きによって、クランプ装置による確実なクランプができない場合がある。
これに対して、一局面に従う液圧クランプ装置では、チャッキング装置で被クランプ部材を把持した後、被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をクランプ装置のケースの前面に接触させることによって、上記、被クランプ部材の回転などによる不安定性を排除し、安定したクランプ動作を実現している。
これに対して、一局面に従う液圧クランプ装置では、チャッキング装置で被クランプ部材を把持した後、被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をクランプ装置のケースの前面に接触させることによって、上記、被クランプ部材の回転などによる不安定性を排除し、安定したクランプ動作を実現している。
【0025】
（３）
第３の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２の発明に従う液圧クランプ装置において、チャッキング装置のチャックは、固定チャックと可動チャックとからなり、固定チャックは固定爪を有し、可動チャックは可動爪を有し、可動チャックは、固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、チャックは、ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、可動チャックを押し下げて、チャッキング装置の２つの爪を閉じるようにしてもよい。
第３の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２の発明に従う液圧クランプ装置において、チャッキング装置のチャックは、固定チャックと可動チャックとからなり、固定チャックは固定爪を有し、可動チャックは可動爪を有し、可動チャックは、固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、チャックは、ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、可動チャックを押し下げて、チャッキング装置の２つの爪を閉じるようにしてもよい。
【0026】
この場合、液圧クランプ装置は可動チャックを回転軸を中心に回転させることにより、被クランプ部材を固定爪と可動爪とで把持することができるため、１台のチャッキング用液圧シリンダで可動チャックを押し下げるだけで被クランプ部材をクランプすることができる。
【0027】
（４）
第４の発明にかかる液圧クランプ装置は、第３の発明にかかる液圧クランプ装置において、チャッキング装置は、２つの爪を開くスプリングをさらに備えてもよい。
第４の発明にかかる液圧クランプ装置は、第３の発明にかかる液圧クランプ装置において、チャッキング装置は、２つの爪を開くスプリングをさらに備えてもよい。
【0028】
この場合、チャッキング用液圧シリンダの液圧が低下するとスプリングが可動チャックを押し上げるため、迅速かつ確実に被クランプ部材のアンクランプを行うことができる。
【0029】
（５）
第５の発明にかかる液圧クランプ装置は、第３の発明または第４の発明にかかる液圧クランプ装置において、引込装置は、引込用液圧シリンダの第２ピストンロッドが、固定チャックの駆動支点と接続され、駆動支点は回転軸の後部に配置されてもよい。
第５の発明にかかる液圧クランプ装置は、第３の発明または第４の発明にかかる液圧クランプ装置において、引込装置は、引込用液圧シリンダの第２ピストンロッドが、固定チャックの駆動支点と接続され、駆動支点は回転軸の後部に配置されてもよい。
【0030】
この場合、大きさの異なる被クランプ部材を把持した場合でも、固定チャックはその上下方向の位置が変化しないため、駆動支点と引込用液圧シリンダの第２ピストンロッドとを安定して接続することができる。したがって、引込装置でチャッキング装置を引き込んだ場合にも、把持した被クランプ部材が外れることがない。
【0031】
（６）
第６の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２から第５の発明にかかる液圧クランプ装置において、引込用液圧シリンダは、ピストンの両側に液室と空気室とを有し、液室に液圧を印加することによってチャッキング装置を引き込み、空気室に空気圧を印加することによってチャッキング装置を押し出すようにしてもよい。
第６の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２から第５の発明にかかる液圧クランプ装置において、引込用液圧シリンダは、ピストンの両側に液室と空気室とを有し、液室に液圧を印加することによってチャッキング装置を引き込み、空気室に空気圧を印加することによってチャッキング装置を押し出すようにしてもよい。
【0032】
この場合、より強い圧力が必要なチャッキング装置の引き込み動作に、より高圧の液圧を用いることができ、被クランプ部材をクランプ装置のケースの前面に強く接触させることによって、より安定したクランプ動作を実現することができる。
【0033】
（７）
第７の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２から第６の発明にかかる液圧クランプ装置において、当接部は、複数の凸部であり、ケースの開口部の周辺に複数の凸部を有し、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込む場合に、複数の凸部が被クランプ部材に接触して被クランプ部材を固定してもよい。
第７の発明にかかる液圧クランプ装置は、第２から第６の発明にかかる液圧クランプ装置において、当接部は、複数の凸部であり、ケースの開口部の周辺に複数の凸部を有し、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込む場合に、複数の凸部が被クランプ部材に接触して被クランプ部材を固定してもよい。
【0034】
この場合、被クランプ部材の液圧クランプ装置側の面に凹凸がある場合でも、複数の凸部が被クランプ部材に接触し、被クランプ部材を確実に固定することができる。
【0035】
（８）
第８の発明にかかる液圧クランプ装置は、第７の発明にかかる液圧クランプ装置において、凸部は３個であってもよい。
第８の発明にかかる液圧クランプ装置は、第７の発明にかかる液圧クランプ装置において、凸部は３個であってもよい。
【0036】
この場合、液圧クランプ装置のケースの前面で被クランプ部材を３点支持することができるため、被クランプ部材をより確実に固定することができる。
【0037】
（９）
第９の発明にかかる液圧クランプ装置は、第７の発明にかかる液圧クランプ装置において、複数の凸部は６個であってもよい。
第９の発明にかかる液圧クランプ装置は、第７の発明にかかる液圧クランプ装置において、複数の凸部は６個であってもよい。
【0038】
この場合、被クランプ部材を６個の凸部で固定することができる。特に、被クランプ部材が高温の場合など、被クランプ部材の剛性が十分でない場合も、安定して被クランプ部材を固定することができる。また、凸部の数が少ない場合に比べて、被クランプ部材に凸部の当接跡が残りにくい。
【0039】
（１０）
他の局面に従うクランプシステムは、一局面から第９の発明のいずれかにかかる液圧クランプ装置と、空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介してチャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して引込装置に接続され、第１制御弁が導通することにより、チャッキング用液圧シリンダに液が共有されて被クランプ部材を把持し、かつ、第２制御弁が導通することにより、引込用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を引き込み、被クランプ部材が液圧クランプ装置に固定可能である。
他の局面に従うクランプシステムは、一局面から第９の発明のいずれかにかかる液圧クランプ装置と、空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介してチャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して引込装置に接続され、第１制御弁が導通することにより、チャッキング用液圧シリンダに液が共有されて被クランプ部材を把持し、かつ、第２制御弁が導通することにより、引込用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を引き込み、被クランプ部材が液圧クランプ装置に固定可能である。
【0040】
これにより、小型であり、かつ、被クランプ部材に様々な方向の力が加えられても確実に固定することができる、クランプシステムとすることができる。
【0041】
（１１）
第１１の発明にかかるクランプシステムは、第１０の発明に係るクランプシステムにおいて、第１制御弁および第２制御弁は、空気圧を印加することによって逆止弁状態と開放状態とを切り換えることができるエアーパイロット逆止弁であって、第１制御弁は、逆止弁状態では、エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、第２制御弁は、逆止弁状態では、引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞してもよい。
第１１の発明にかかるクランプシステムは、第１０の発明に係るクランプシステムにおいて、第１制御弁および第２制御弁は、空気圧を印加することによって逆止弁状態と開放状態とを切り換えることができるエアーパイロット逆止弁であって、第１制御弁は、逆止弁状態では、エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、第２制御弁は、逆止弁状態では、引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞してもよい。
【0042】
これにより、液圧によりチャッキング装置が一度チャックすると、被クランプ部材は把持を維持する。そして、逆止弁はエアのみで切り替え可能なので、被クランプ部材の引込み制御をエアのみで行うことができる。したがって、一つの液圧源と、複数エア回路でクランプシステムを実現することができる。
【0043】
（１２）
第１２の発明にかかるクランプシステムは、第１０の発明に係るクランプシステムにおいて、第１制御弁および第２制御弁は、電磁弁と逆止弁とを並列接続した制御弁であり、第１制御弁は、電磁弁を閉塞した状態では、エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、第２制御弁は、電磁弁を閉塞した状態では、引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞するものである。
第１２の発明にかかるクランプシステムは、第１０の発明に係るクランプシステムにおいて、第１制御弁および第２制御弁は、電磁弁と逆止弁とを並列接続した制御弁であり、第１制御弁は、電磁弁を閉塞した状態では、エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、第２制御弁は、電磁弁を閉塞した状態では、引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞するものである。
【0044】
これにより、第１０の発明と同様の動作を、電気信号を用いた電磁弁の制御で行うことができる。
【0045】
（１３）
第１３の発明にかかるクランプシステムは、第１１から１２のいずれかの発明に係るクランプシステムにおいて、被クランプ部材をクランプするクランプフェーズと、被クランプ部材を引き込んでより強く固定する引込フェーズと、被クランプ部材を押し出す押出フェーズと、被クランプ部材をアンクランプするアンクランプフェーズと、を有し、エアーハイドロブースタの液圧は、クランプフェーズと引込フェーズで加圧状態であって、押出フェーズとアンクランプフェーズで減圧状態であり、第１制御弁は、クランプフェーズ、引込フェーズ、および押出フェーズで逆止弁として機能し、アンクランプフェーズで開放状態であり、第２制御弁は、クランプフェーズ、押出フェーズ、およびアンクランプフェーズで逆止弁として機能し、引込フェーズで開放状態であってもよい。
第１３の発明にかかるクランプシステムは、第１１から１２のいずれかの発明に係るクランプシステムにおいて、被クランプ部材をクランプするクランプフェーズと、被クランプ部材を引き込んでより強く固定する引込フェーズと、被クランプ部材を押し出す押出フェーズと、被クランプ部材をアンクランプするアンクランプフェーズと、を有し、エアーハイドロブースタの液圧は、クランプフェーズと引込フェーズで加圧状態であって、押出フェーズとアンクランプフェーズで減圧状態であり、第１制御弁は、クランプフェーズ、引込フェーズ、および押出フェーズで逆止弁として機能し、アンクランプフェーズで開放状態であり、第２制御弁は、クランプフェーズ、押出フェーズ、およびアンクランプフェーズで逆止弁として機能し、引込フェーズで開放状態であってもよい。
【0046】
一局面から第９の発明にかかる液圧クランプ装置は、チャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダとを備えており、一般には２つの液圧駆動源が必要である。しかし、液圧駆動源は高価であり、また工場などの現場では手配できない場合も多い。この場合には、特許文献１または２に記載のように、エアーハイドロブースタを用いて空気圧を液圧に変換することが考えられる。しかしこの場合でも、液圧シリンダが２台あるため、通常であればエアーハイドロブースタを２台備える必要がある。
第１３の発明にかかるクランプシステムでは、１台のエアーハイドロブースタと、空気圧によって逆止弁状態と開放状態とを制御可能な２台の逆止弁を用いてチャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダとを駆動している。
具体的には、クランプフェーズではチャッキング用液圧シリンダは加圧、引込用液圧シリンダは閉塞、引込フェーズではチャッキング用液圧シリンダは閉塞、引込用液圧シリンダは加圧、押出フェーズではチャッキング用液圧シリンダは閉塞、引込用液圧シリンダは減圧、アンクランプフェーズではチャッキング用液圧シリンダは減圧、引込用液圧シリンダは閉塞となるよう、エアーハイドロブースタと２台の逆止弁とを制御している。
第１３の発明にかかるクランプシステムでは、１台のエアーハイドロブースタと、空気圧によって逆止弁状態と開放状態とを制御可能な２台の逆止弁を用いてチャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダとを駆動している。
具体的には、クランプフェーズではチャッキング用液圧シリンダは加圧、引込用液圧シリンダは閉塞、引込フェーズではチャッキング用液圧シリンダは閉塞、引込用液圧シリンダは加圧、押出フェーズではチャッキング用液圧シリンダは閉塞、引込用液圧シリンダは減圧、アンクランプフェーズではチャッキング用液圧シリンダは減圧、引込用液圧シリンダは閉塞となるよう、エアーハイドロブースタと２台の逆止弁とを制御している。
【0047】
（１４）
他の局面に従うロボットアームは、第１０の発明に係るクランプシステムが搭載された、ロボットアームである。
他の局面に従うロボットアームは、第１０の発明に係るクランプシステムが搭載された、ロボットアームである。
【0048】
（１５）
他の局面に従う加工品の加工方法は、第１０の発明に係るクランプシステムで被クランプ部材を固定し、被クランプ部材を備える加工品を加工する、加工方法である。
他の局面に従う加工品の加工方法は、第１０の発明に係るクランプシステムで被クランプ部材を固定し、被クランプ部材を備える加工品を加工する、加工方法である。
【0049】
（１６）
他の局面に従う被クランプ部材の加工方法は、第１０の発明に係るクランプシステムを搭載したロボットアームで、被クランプ部材を備えた加工品の位置を移動させ、加工品の加工面を変えて加工する、加工方法である。
他の局面に従う被クランプ部材の加工方法は、第１０の発明に係るクランプシステムを搭載したロボットアームで、被クランプ部材を備えた加工品の位置を移動させ、加工品の加工面を変えて加工する、加工方法である。
【0050】
（１７）
さらに他の局面に従う被クランプ部材の固定方法は、チャッキング装置と引込装置とを含む液圧クランプ装置によって、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする方法であって、被クランプ部材をクランプする場合、まずチャッキング装置の２つの爪で被クランプ部材を把持し、次に、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をアンクランプする場合には、まず、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を押し出し、次に、チャッキング装置の２つの爪を開いて被クランプ部材を開放し、チャッキング装置の２つの爪で被クランプ部材を把持する方向と、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交している。
さらに他の局面に従う被クランプ部材の固定方法は、チャッキング装置と引込装置とを含む液圧クランプ装置によって、被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする方法であって、被クランプ部材をクランプする場合、まずチャッキング装置の２つの爪で被クランプ部材を把持し、次に、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をアンクランプする場合には、まず、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を押し出し、次に、チャッキング装置の２つの爪を開いて被クランプ部材を開放し、チャッキング装置の２つの爪で被クランプ部材を把持する方向と、引込装置で被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交している。
【0051】
工具ホルダのプルスタッドのような特殊な形状をしていない、一般的な被クランプ部材をクランプする場合、２つの爪で被クランプ部材を両側から把持することが考えられるが、この場合、例えば、被クランプ部材が、２つの爪の支点同士を結んだ直線を軸として回転するなどの動きによって、クランプ装置による確実なクランプができない場合がある。
これに対して、さらに他の局面に従う被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする方法では、チャッキング装置で被クランプ部材を把持した後、被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をクランプ装置のケースの前面に接触させることによって、上記、被クランプ部材の回転などによる不安定性を排除し、安定したクランプ動作を実現している。
これに対して、さらに他の局面に従う被クランプ部材をクランプおよび／またはアンクランプする方法では、チャッキング装置で被クランプ部材を把持した後、被クランプ部材を把持したチャッキング装置を引き込み、被クランプ部材をクランプ装置のケースの前面に接触させることによって、上記、被クランプ部材の回転などによる不安定性を排除し、安定したクランプ動作を実現している。
【0052】
（１８）
他の局面に従う被クランプ部材の固定方法は、被クランプ部材を液圧クランプ装置に固定する固定方法であって、液圧クランプ装置は、チャッキング装置と引込装置とケースとを備え、チャッキング装置の爪で被クランプ部材を把持する把持工程と、把持工程で把持した被クランプ部材をチャッキング装置に引き込む引込工程と、を有し、被クランプ部材は、ケースの当接部に当接し、かつ引込装置から引込み力が与えられることで、ケースに固定される。
他の局面に従う被クランプ部材の固定方法は、被クランプ部材を液圧クランプ装置に固定する固定方法であって、液圧クランプ装置は、チャッキング装置と引込装置とケースとを備え、チャッキング装置の爪で被クランプ部材を把持する把持工程と、把持工程で把持した被クランプ部材をチャッキング装置に引き込む引込工程と、を有し、被クランプ部材は、ケースの当接部に当接し、かつ引込装置から引込み力が与えられることで、ケースに固定される。
【0053】
（１９）
他の局面に従う加工品の加工方法では、第１８の発明に係る被クランプ部材の固定方法で被クランプ部材を備えた加工品を固定し、加工品を加工する。
他の局面に従う加工品の加工方法では、第１８の発明に係る被クランプ部材の固定方法で被クランプ部材を備えた加工品を固定し、加工品を加工する。
【0054】
これにより、被クランプ部材は、引込用液圧シリンダから強い引き込み力が与えられるので、ケースに強く当接される。したがって、被クランプ部材はケースと面または複数の点で強く当接して固定されるので、単にチャッキングの爪で把持される場合と比べて、様々な方向の力が加えられても確実に固定することができる。
また、液圧クランプ装置は、チャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダの２つの駆動系を備えるのみでよく、かつ、被クランプ部材はケースに当接して固定されるので特別な治具が不要であるため、液圧クランプ装置を小型にすることができる。よって、液圧クランプ装置をロボットアームなどに固定してもアームの可動域を確保することができる。
したがって、加工品を本発明の液圧クランプ装置で固定することによって、高精度かつ加工性の高い加工をすることができる。
また、液圧クランプ装置は、チャッキング用液圧シリンダと引込用液圧シリンダの２つの駆動系を備えるのみでよく、かつ、被クランプ部材はケースに当接して固定されるので特別な治具が不要であるため、液圧クランプ装置を小型にすることができる。よって、液圧クランプ装置をロボットアームなどに固定してもアームの可動域を確保することができる。
したがって、加工品を本発明の液圧クランプ装置で固定することによって、高精度かつ加工性の高い加工をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】第１の実施形態の液圧クランプ装置の構造を示す模式的断面図である。
【図3】第１の実施形態の液圧クランプ装置を前面側から見た模式的側面図である。
【図4】第１の実施形態の液圧クランプ装置の固定方法を示す模式的断面図である。
【図5】第２の実施形態のクランプシステムの構成と液圧回路を示す模式図である。
【図6】第４の実施形態の液圧回路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0056】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。
【0057】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００の構造を示す模式的断面図である。液圧クランプ装置３００はチャッキング装置１０と引込装置２０が１つのケース１００の中に収められている。また、図２（ａ）は被クランプ部材２５をクランプした状態のチャッキング装置１０の模式的断面図であり、図２（ｂ）は、被クランプ部材２５をアンクランプした状態のチャッキング装置１０の模式的断面図である。さらに、図３は第１の実施形態の液圧クランプ装置３００を前面側から見た模式的側面図である。
図１は、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００の構造を示す模式的断面図である。液圧クランプ装置３００はチャッキング装置１０と引込装置２０が１つのケース１００の中に収められている。また、図２（ａ）は被クランプ部材２５をクランプした状態のチャッキング装置１０の模式的断面図であり、図２（ｂ）は、被クランプ部材２５をアンクランプした状態のチャッキング装置１０の模式的断面図である。さらに、図３は第１の実施形態の液圧クランプ装置３００を前面側から見た模式的側面図である。
【0058】
（チャッキング装置１０）
チャッキング装置１０は、可動チャック３０、固定チャック４０、およびチャッキング用液圧シリンダ５０、第１ピストン１１１、第１ピストンロッド１１０を備えている。可動チャック３０は固定チャック４０に回転軸９０を中心に回転可能に支持され、固定チャック４０はケース１００の中で引き込み方向に移動可能である。可動チャック３０と固定チャック４０とはそれぞれ、先端側に被クランプ部材２５を把持するための可動爪６０と固定爪７０とを備えている。また、ケース１００は、被クランプ部材２５の少なくとも一部を挿入して２つの爪６０，７０で把持するための開口部１０１を備えている。可動爪６０と固定爪７０とで被クランプ部材２５を把持する方向（図１の上下方向）と固定チャック４０を引き込む、引き込み方向（図１の左右方向）とは略直交している。
チャッキング用液圧シリンダ５０の第１ピストンロッド１１０は可動チャック３０を押し下げて、チャッキング装置１０の２つの爪（可動爪６０と固定爪７０）を閉じる。
また、チャッキング装置１０は、チャッキング用液圧シリンダ５０が減圧した場合に、可動チャック３０を押し上げて、チャッキング装置１０の２つの爪６０，７０を開くスプリング１２０をさらに備える。
チャッキング装置１０は、可動チャック３０、固定チャック４０、およびチャッキング用液圧シリンダ５０、第１ピストン１１１、第１ピストンロッド１１０を備えている。可動チャック３０は固定チャック４０に回転軸９０を中心に回転可能に支持され、固定チャック４０はケース１００の中で引き込み方向に移動可能である。可動チャック３０と固定チャック４０とはそれぞれ、先端側に被クランプ部材２５を把持するための可動爪６０と固定爪７０とを備えている。また、ケース１００は、被クランプ部材２５の少なくとも一部を挿入して２つの爪６０，７０で把持するための開口部１０１を備えている。可動爪６０と固定爪７０とで被クランプ部材２５を把持する方向（図１の上下方向）と固定チャック４０を引き込む、引き込み方向（図１の左右方向）とは略直交している。
チャッキング用液圧シリンダ５０の第１ピストンロッド１１０は可動チャック３０を押し下げて、チャッキング装置１０の２つの爪（可動爪６０と固定爪７０）を閉じる。
また、チャッキング装置１０は、チャッキング用液圧シリンダ５０が減圧した場合に、可動チャック３０を押し上げて、チャッキング装置１０の２つの爪６０，７０を開くスプリング１２０をさらに備える。
【0059】
図２（ａ）は、被クランプ部材２５をクランプしている状態のチャッキング装置１０の模式的断面図を示す。クランプ状態では、液圧が第１液圧ポート５１から印加されて、チャッキング用液圧シリンダ５０の第１ピストンロッド１１０が可動チャック３０を押し下げ、可動爪６０と固定爪７０とで被クランプ部材２５を把持する。
可動爪６０と固定爪７０との形状は、被クランプ部材２５に密着できるような形状であることが望ましい。図２の場合、被クランプ部材２５には本体の面上に隆起する凸形状のボス２５ａが形成されている。可動爪６０と固定爪７０はこのボス２５ａの形状に合わせて設計されている。
図２（ｂ）は被クランプ部材２５をアンクランプしている状態のチャッキング装置１０の模式的断面図を示す。アンクランプ状態では第１液圧ポート５１の液圧は減圧されている。そして、スプリング１２０が可動チャック３０を押し上げることによって、可動爪６０と固定爪７０との間隔が開き、被クランプ部材２５（ボス２５ａ）はアンクランプされる。
なお、可動爪６０に印加されるクランプ荷重は、第１液圧ポート５１に印加される液圧と第１ピストン１１１の断面積との積で決定される第１ピストンロッド１１０の押し下げる力からスプリング１２０の押し上げる力を引き算した値（可動チャック３０を押し下げる力に相当）に、第１ピストンロッド１１０と回転軸９０との距離と可動爪６０と回転軸９０との距離の比を積算した値で計算される。本実施形態では、液圧９．２ＭＰａの場合クランプ荷重は約３．１ｋＮである。ただし、クランプ荷重の適正値は被クランプ部材２５の重さ等によって異なる。
可動爪６０と固定爪７０との形状は、被クランプ部材２５に密着できるような形状であることが望ましい。図２の場合、被クランプ部材２５には本体の面上に隆起する凸形状のボス２５ａが形成されている。可動爪６０と固定爪７０はこのボス２５ａの形状に合わせて設計されている。
図２（ｂ）は被クランプ部材２５をアンクランプしている状態のチャッキング装置１０の模式的断面図を示す。アンクランプ状態では第１液圧ポート５１の液圧は減圧されている。そして、スプリング１２０が可動チャック３０を押し上げることによって、可動爪６０と固定爪７０との間隔が開き、被クランプ部材２５（ボス２５ａ）はアンクランプされる。
なお、可動爪６０に印加されるクランプ荷重は、第１液圧ポート５１に印加される液圧と第１ピストン１１１の断面積との積で決定される第１ピストンロッド１１０の押し下げる力からスプリング１２０の押し上げる力を引き算した値（可動チャック３０を押し下げる力に相当）に、第１ピストンロッド１１０と回転軸９０との距離と可動爪６０と回転軸９０との距離の比を積算した値で計算される。本実施形態では、液圧９．２ＭＰａの場合クランプ荷重は約３．１ｋＮである。ただし、クランプ荷重の適正値は被クランプ部材２５の重さ等によって異なる。
【0060】
（引込装置２０）
再び図１を参照すると、引込装置２０は引込用液圧シリンダ８０、第２ピストン１３１、第２ピストンロッド１３０、およびロッドカバー８１を備えており、第２ピストンロッド１３０は固定チャック４０の駆動支点１４０に接続されている。駆動支点１４０は固定チャック４０の回転軸９０より後方（図１の右側）に配置されている。引込用液圧シリンダ８０は第２ピストン１３１の前方に液室１５０を、後方に空気室１６０を有し、第２液圧ポート１５１から液圧を印加することによって、チャッキング装置１０の固定チャック４０を引き込み、空気圧ポート１６１から空気室１６０に空気圧を印加することによって固定チャック４０を押し出す。
なお、引込装置２０が固定チャック４０を引き込む力は、第２ピストン１３１の断面積から第２ピストンロッド１３０の断面積を引き算した値と第２液圧ポート１５１の液圧との積で計算される。本実施形態では、液圧９．２ＭＰａの場合、引き込む力は約５．２ｋＮである。ただし、引き込む力の値の適正値は被クランプ部材２５の重さ等によって異なる。
再び図１を参照すると、引込装置２０は引込用液圧シリンダ８０、第２ピストン１３１、第２ピストンロッド１３０、およびロッドカバー８１を備えており、第２ピストンロッド１３０は固定チャック４０の駆動支点１４０に接続されている。駆動支点１４０は固定チャック４０の回転軸９０より後方（図１の右側）に配置されている。引込用液圧シリンダ８０は第２ピストン１３１の前方に液室１５０を、後方に空気室１６０を有し、第２液圧ポート１５１から液圧を印加することによって、チャッキング装置１０の固定チャック４０を引き込み、空気圧ポート１６１から空気室１６０に空気圧を印加することによって固定チャック４０を押し出す。
なお、引込装置２０が固定チャック４０を引き込む力は、第２ピストン１３１の断面積から第２ピストンロッド１３０の断面積を引き算した値と第２液圧ポート１５１の液圧との積で計算される。本実施形態では、液圧９．２ＭＰａの場合、引き込む力は約５．２ｋＮである。ただし、引き込む力の値の適正値は被クランプ部材２５の重さ等によって異なる。
【0061】
（液圧クランプ装置３００の動作）
液圧クランプ装置３００は、被クランプ部材２５をクランプする場合、まず、チャッキング装置１０の可動爪６０と固定爪７０との間に被クランプ部材２５のボス２５ａを挿入して把持する（クランプフェーズ）。
液圧クランプ装置３００は、被クランプ部材２５をクランプする場合、まず、チャッキング装置１０の可動爪６０と固定爪７０との間に被クランプ部材２５のボス２５ａを挿入して把持する（クランプフェーズ）。
【0062】
ただし、可動爪６０と固定爪７０との間に被クランプ部材２５を把持したのみの場合、例えば被クランプ部材２５が、可動爪６０と固定爪７０とを結んだ直線（把持方向）を軸として回転するなどの動きによって、液圧クランプ装置３００による被クランプ部材２５の確実なクランプができない場合がある。例えば、加工品２４に被クランプ部材２５が設けられている場合、クランプした部分から離れた位置で、回転力を与える方向に力が加えられると、てこの原理で加工品２４はクランプした部分を中心に回転しやすくなる。
また、可動爪６０と固定爪７０とでボス２５ａを把持していたとしても、ボス２５ａを把持した爪６０，７０から離れた位置でクランプ方向に力が加わると、てこの原理で可動爪６０と固定爪７０の把持が解除されて被クランプ部材２５の固定力が低下する。
このように、被クランプ部材２５が設けられ加工品２４を、単に可動爪６０と固定爪７０とで把持した場合、（特に爪６０，７０から離れた位置で）加工時に様々な方向の力が加えられると、チャッキング装置１０と加工品２４との固定が解除されやすくなり、安定に固定できなくなる。また、この状態でさらに固定力を高めようとすると、液圧クランプ装置３００の把持力を大きくする必要があるが、その場合はチャッキング用液圧シリンダ５０の断面積を大きくする必要が生じるため、液圧クランプ装置３００全体のサイズが大きくなり、加工品２４の加工性が悪化する。
また、可動爪６０と固定爪７０とでボス２５ａを把持していたとしても、ボス２５ａを把持した爪６０，７０から離れた位置でクランプ方向に力が加わると、てこの原理で可動爪６０と固定爪７０の把持が解除されて被クランプ部材２５の固定力が低下する。
このように、被クランプ部材２５が設けられ加工品２４を、単に可動爪６０と固定爪７０とで把持した場合、（特に爪６０，７０から離れた位置で）加工時に様々な方向の力が加えられると、チャッキング装置１０と加工品２４との固定が解除されやすくなり、安定に固定できなくなる。また、この状態でさらに固定力を高めようとすると、液圧クランプ装置３００の把持力を大きくする必要があるが、その場合はチャッキング用液圧シリンダ５０の断面積を大きくする必要が生じるため、液圧クランプ装置３００全体のサイズが大きくなり、加工品２４の加工性が悪化する。
【0063】
そこで、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００では、図４に示すように、被クランプ部材２５をより確実かつ強固にクランプするために、可動爪６０と固定爪７０との間に被クランプ部材２５を把持した状態で、被クランプ部材２５に対して図４の右方向に引込み力を与え、被クランプ部材２５の被当接部２５ｂとケース１００の当接部１７０（凸部１７０）とを強く当接しあわせることで、クランプ時の安定性向上を図っている（引込フェーズ）。
すなわち、加工品２４には被クランプ部材２５が備えられており、被クランプ部材２５はボス２５ａと被当接部２５ｂとを有する。そして、ボス２５ａは、液圧クランプ装置３００の２つの爪（可動爪６０と固定爪７０）で把持され、かつ、引込装置２０に液圧が供給されることによって液圧クランプ装置３００に引込み力が強く与えられることで、被当接部２５ｂに当接力が伝わり、当接部１７０と被当接部２５ｂとが強く当接しあって、液圧クランプ装置３００と加工品２４とが強く固定される。
ここで、液圧クランプ装置３００側の当接部１７０と加工品２４側の被当接部２５ｂとは、それぞれ面状に形成されて面で接していてもよいし、図４のように当接部１７０側のみが凸状に形成されていてもよいし、被当接部２５ｂ側のみが凸状に形成されていても良い。チャッキングの爪６０，７０に加えて、被クランプ部材２５はケース１００と面または複数の凸形状で強く当接して固定されるので、加工品２４に対して様々な方向の力が加えられても安定かつ確実に固定することができる。
すなわち、加工品２４には被クランプ部材２５が備えられており、被クランプ部材２５はボス２５ａと被当接部２５ｂとを有する。そして、ボス２５ａは、液圧クランプ装置３００の２つの爪（可動爪６０と固定爪７０）で把持され、かつ、引込装置２０に液圧が供給されることによって液圧クランプ装置３００に引込み力が強く与えられることで、被当接部２５ｂに当接力が伝わり、当接部１７０と被当接部２５ｂとが強く当接しあって、液圧クランプ装置３００と加工品２４とが強く固定される。
ここで、液圧クランプ装置３００側の当接部１７０と加工品２４側の被当接部２５ｂとは、それぞれ面状に形成されて面で接していてもよいし、図４のように当接部１７０側のみが凸状に形成されていてもよいし、被当接部２５ｂ側のみが凸状に形成されていても良い。チャッキングの爪６０，７０に加えて、被クランプ部材２５はケース１００と面または複数の凸形状で強く当接して固定されるので、加工品２４に対して様々な方向の力が加えられても安定かつ確実に固定することができる。
【0064】
そして、アンクランプ時には、まず、引込装置２０で、可動爪６０と固定爪７０との間に被クランプ部材２５を把持したチャッキング装置１０を図１の左方向に押し出し、被クランプ部材２５の、可動爪６０と固定爪７０との間に把持したボス２５ａ以外の部分を液圧クランプ装置３００のケース１００の前面（図１の左の面）から離し、その後、チャッキング装置１０の可動爪６０と固定爪７０との間隔を広げ、被クランプ部材２５をアンクランプする。
【0065】
ロボットアームで加工品２４の被クランプ部材２５をクランプして加工などの作業を行う場合、被クランプ部材２５の平面上に隆起する凸形状のボス２５ａを形成して、このボス２５ａを液圧クランプ装置３００がクランプすることが多い。
第１の実施形態の液圧クランプ装置３００はこのような、ボス２５ａを備えた被クランプ部材２５をクランプする場合に特に好適である。
さらに、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００では、図３に示すように、ケース１００の前面で開口部１０１の周辺に複数の凸部１７０を設け、チャッキング装置１０を引き込んだ場合に、被クランプ部材２５の平面部分を凸部１７０に接触させた状態で支持できるようにしている。なお、この、凸部１７０の数は、一般的には３点支持となる３個が好ましいが、被クランプ部材２５の形状によっては、２個、あるいは４個以上としてもよい。凸部１７０を３個とすることで、仮に被当接部２５ｂが完全な平坦面でなかった場合も３点で支持することができるため、加工品２４を安定して固定することができる。
また、被クランプ部材２５がまだ高温の場合など、被クランプ部材２５の剛性が十分でない場合には、凸部１７０の数を増やして例えば６個にした方が、安定して被クランプ部材２５を固定することができる。また、被クランプ部材２５に凸部１７０の当接跡が残りにくい。
第１の実施形態の液圧クランプ装置３００はこのような、ボス２５ａを備えた被クランプ部材２５をクランプする場合に特に好適である。
さらに、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００では、図３に示すように、ケース１００の前面で開口部１０１の周辺に複数の凸部１７０を設け、チャッキング装置１０を引き込んだ場合に、被クランプ部材２５の平面部分を凸部１７０に接触させた状態で支持できるようにしている。なお、この、凸部１７０の数は、一般的には３点支持となる３個が好ましいが、被クランプ部材２５の形状によっては、２個、あるいは４個以上としてもよい。凸部１７０を３個とすることで、仮に被当接部２５ｂが完全な平坦面でなかった場合も３点で支持することができるため、加工品２４を安定して固定することができる。
また、被クランプ部材２５がまだ高温の場合など、被クランプ部材２５の剛性が十分でない場合には、凸部１７０の数を増やして例えば６個にした方が、安定して被クランプ部材２５を固定することができる。また、被クランプ部材２５に凸部１７０の当接跡が残りにくい。
【0066】
以上説明したとおり、本実施形態の液圧クランプ装置３００では、チャッキング装置１０で被クランプ部材２５のボス２５ａを把持し、さらに引込装置２０で被クランプ部材２５を液圧クランプ装置３００のケース１００の前面に接触させることによって、より確実に被クランプ部材２５をクランプすることができる。
【0067】
［第２の実施形態］
図５は第２の実施形態のクランプシステム４００の構成と液圧回路を示す模式図である。
第２の実施形態のクランプシステム４００は、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００、エアーハイドロブースタ１８０と、エアーハイドロブースタ１８０とチャッキング装置１０との間の液圧回路に挿入された第１制御弁１９０、およびエアーハイドロブースタ１８０と引込装置２０との間の液圧回路に挿入された第２制御弁２００で構成される。
第１制御弁１９０と第２制御弁２００とはいわゆるエアーパイロット逆止弁であって、通常は逆止弁として動作するが、空気圧を印加することにより弁を開放することができる。
図５は第２の実施形態のクランプシステム４００の構成と液圧回路を示す模式図である。
第２の実施形態のクランプシステム４００は、第１の実施形態の液圧クランプ装置３００、エアーハイドロブースタ１８０と、エアーハイドロブースタ１８０とチャッキング装置１０との間の液圧回路に挿入された第１制御弁１９０、およびエアーハイドロブースタ１８０と引込装置２０との間の液圧回路に挿入された第２制御弁２００で構成される。
第１制御弁１９０と第２制御弁２００とはいわゆるエアーパイロット逆止弁であって、通常は逆止弁として動作するが、空気圧を印加することにより弁を開放することができる。
【0068】
エアーハイドロブースタ１８０は、空気圧シリンダ１８１、液圧シリンダ１８２、機械式逆止弁１８３、および液タンク１８４で構成される。
空気圧シリンダ１８１と液圧シリンダ１８２とはピストンロッドが連結しており、空気圧シリンダ１８１に空気圧を印加することによって液圧シリンダ１８２から増圧変換された液が出力される。
機械式逆止弁１８３は、通常は液タンク１８４側からの液の流れは許容しその逆は閉塞するが、ピストンロッドが（図５の右方向に）後退しストロークエンドに位置したときには開放される。
液タンク１８４は密閉されるとともに内部の液圧に応じて容積可変となるように構成されている。
本実施形態のエアーハイドロブースタ１８０の増圧比は約２３倍である。
本実施形態のクランプシステム４００に用いられるエアーハイドロブースタ１８０としては、上記の構成を備えたものが好ましいが、増圧比２３倍程度で空気圧を液圧に増圧変換できるエアーハイドロブースタ１８０であれば、上記の構成でなくてもよい。
空気圧シリンダ１８１と液圧シリンダ１８２とはピストンロッドが連結しており、空気圧シリンダ１８１に空気圧を印加することによって液圧シリンダ１８２から増圧変換された液が出力される。
機械式逆止弁１８３は、通常は液タンク１８４側からの液の流れは許容しその逆は閉塞するが、ピストンロッドが（図５の右方向に）後退しストロークエンドに位置したときには開放される。
液タンク１８４は密閉されるとともに内部の液圧に応じて容積可変となるように構成されている。
本実施形態のエアーハイドロブースタ１８０の増圧比は約２３倍である。
本実施形態のクランプシステム４００に用いられるエアーハイドロブースタ１８０としては、上記の構成を備えたものが好ましいが、増圧比２３倍程度で空気圧を液圧に増圧変換できるエアーハイドロブースタ１８０であれば、上記の構成でなくてもよい。
【0069】
第１制御弁１９０は、逆止弁状態ではエアーハイドロブースタ１８０側からの液の流れは許容しその逆は閉塞するが、空気圧を印加することにより開放状態とすることができる。また、第２制御弁２００は逆止弁状態では引込装置２０側からの液の流れは許容しその逆は閉塞するが、空気圧を印加することにより開放状態とすることができる。
【0070】
（クランプシステム４００の動作）
クランプシステム４００のクランプ時の動作フローは以下のとおりである。
（１）初期設定
エアーハイドロブースタ１８０のピストンロッドをストロークエンドに設定、第１制御弁１９０および第２制御弁２００を逆止弁状態に設定、チャッキング装置１０をアンクランプ状態に設定、引込装置２０を押し出し状態に設定する。
（２）位置合わせ
ロボットアームなどを移動して、被クランプ部材２５のボス２５ａがチャッキング装置１０の可動爪６０と固定爪７０との間に位置するよう位置合わせする。
（３）クランプ（クランプフェーズ、把持工程）
加圧状態のエアーハイドロブースタ１８０により増圧された液圧を第１制御弁１９０および第２制御弁２００に送り込む。このとき、第１制御弁１９０はエアーハイドロブースタ１８０側からの液の流れは許容するため、液圧がチャッキング装置１０のチャッキング用液圧シリンダ５０に印加され、可動爪６０が押し下げられてボス２５ａがクランプされる。
（４）引き込み（引込フェーズ、引込工程）
第２制御弁２００に空気圧を印加して開放状態とし、加圧状態のエアーハイドロブースタ１８０により増圧された液圧を引込装置２０の液室１５０に送り込む。これにより、引込装置２０の第２ピストンロッド１３０が後退し、ボス２５ａがクランプされたチャッキング装置１０を引き込み、被クランプ部材２５が液圧クランプ装置３００のケース１００の前面に接触し、被クランプ部材２５が液圧クランプ装置３００により強く固定される。
クランプシステム４００のクランプ時の動作フローは以下のとおりである。
（１）初期設定
エアーハイドロブースタ１８０のピストンロッドをストロークエンドに設定、第１制御弁１９０および第２制御弁２００を逆止弁状態に設定、チャッキング装置１０をアンクランプ状態に設定、引込装置２０を押し出し状態に設定する。
（２）位置合わせ
ロボットアームなどを移動して、被クランプ部材２５のボス２５ａがチャッキング装置１０の可動爪６０と固定爪７０との間に位置するよう位置合わせする。
（３）クランプ（クランプフェーズ、把持工程）
加圧状態のエアーハイドロブースタ１８０により増圧された液圧を第１制御弁１９０および第２制御弁２００に送り込む。このとき、第１制御弁１９０はエアーハイドロブースタ１８０側からの液の流れは許容するため、液圧がチャッキング装置１０のチャッキング用液圧シリンダ５０に印加され、可動爪６０が押し下げられてボス２５ａがクランプされる。
（４）引き込み（引込フェーズ、引込工程）
第２制御弁２００に空気圧を印加して開放状態とし、加圧状態のエアーハイドロブースタ１８０により増圧された液圧を引込装置２０の液室１５０に送り込む。これにより、引込装置２０の第２ピストンロッド１３０が後退し、ボス２５ａがクランプされたチャッキング装置１０を引き込み、被クランプ部材２５が液圧クランプ装置３００のケース１００の前面に接触し、被クランプ部材２５が液圧クランプ装置３００により強く固定される。
【0071】
クランプシステム４００のアンクランプ時の動作フローは以下のとおりである。
（５）押し出し（押出フェーズ）
エアーハイドロブースタ１８０を減圧状態とし、第２制御弁２００を逆止弁状態に戻すとともに、引込装置２０の空気圧ポート１６１に空気圧を印加して、第２ピストンロッド１３０を前進させ、ボス２５ａがクランプされたチャッキング装置１０を押し出す。
（６）アンクランプ（アンクランプフェーズ）
第１制御弁１９０に空気圧を印加して開放状態とし、スプリング１２０の力で、減圧状態のエアーハイドロブースタ１８０側に液体を戻し、第１ピストンロッド１１０および可動爪６０を持ち上げてボス２５ａをアンクランプする。
（５）押し出し（押出フェーズ）
エアーハイドロブースタ１８０を減圧状態とし、第２制御弁２００を逆止弁状態に戻すとともに、引込装置２０の空気圧ポート１６１に空気圧を印加して、第２ピストンロッド１３０を前進させ、ボス２５ａがクランプされたチャッキング装置１０を押し出す。
（６）アンクランプ（アンクランプフェーズ）
第１制御弁１９０に空気圧を印加して開放状態とし、スプリング１２０の力で、減圧状態のエアーハイドロブースタ１８０側に液体を戻し、第１ピストンロッド１１０および可動爪６０を持ち上げてボス２５ａをアンクランプする。
【0072】
以上の構成および動作フローにより、１台のエアーハイドロブースタ１８０と２台の液圧シリンダを備えた液圧クランプ装置３００とを用いて、ボス２５ａを備えた被クランプ部材２５を確実にクランプするクランプシステム４００を構成することができる。
【0073】
この場合において、図５では、エアーハイドロブースタ１８０と液圧クランプ装置３００とを分離して逆止弁を含む液圧回路で接続する場合を説明したが、エアーハイドロブースタ１８０と液圧クランプ装置３００とは直接接続することが好ましい。液圧ポンプ等で使用される作動油は、一般に非圧縮性流体として考えられるが、本実施形態のように液圧回路が高圧になる場合は、僅かながらも液が圧縮されることによるストローク位置の変化が無視できなくなる。したがって、エアーハイドロブースタ１８０と液圧クランプ装置３００とを直接接続することで、液圧回路の長さ（液の容量）を最低限にすることにより、強力かつ精密な動作を実現することができる。なお、この場合において逆止弁はいずれかの装置に内蔵することができる。
【0074】
［第３の実施形態］
また、他の実施形態のクランプシステム４００では、液圧クランプ装置３００にエアーハイドロブースタ１８０を内蔵することにより空気圧のみで駆動可能なクランプシステム４００とすることができる。さらに、２台の制御弁１９０、２００を組み合わせることで、２台の液圧ポート５１、１５１を１台のエアーハイドロブースタ１８０で駆動し、クランプシステム４００の小型化を図ることができる。
また、他の実施形態のクランプシステム４００では、液圧クランプ装置３００にエアーハイドロブースタ１８０を内蔵することにより空気圧のみで駆動可能なクランプシステム４００とすることができる。さらに、２台の制御弁１９０、２００を組み合わせることで、２台の液圧ポート５１、１５１を１台のエアーハイドロブースタ１８０で駆動し、クランプシステム４００の小型化を図ることができる。
【0075】
［第４の実施形態］
さらに他の実施形態のクランプシステム４００では、２台の制御弁１９０、２００に替えて、電磁弁と逆止弁とが並列接続された２台の制御弁１９０’、２００’を用いることができる。第４の実施形態の液圧回路図を図６に示す。
これにより、電気信号を用いた電磁弁を制御することによって、被クランプ部材２５の把持と引込み制御を行うことができる。
さらに他の実施形態のクランプシステム４００では、２台の制御弁１９０、２００に替えて、電磁弁と逆止弁とが並列接続された２台の制御弁１９０’、２００’を用いることができる。第４の実施形態の液圧回路図を図６に示す。
これにより、電気信号を用いた電磁弁を制御することによって、被クランプ部材２５の把持と引込み制御を行うことができる。
【0076】
第２の実施形態乃至第４の実施形態のクランプシステム４００をロボットアームに搭載し、加工品２４に備えられた被クランプ部材２５をクランプシステム４００で固定することによって、加工品２４の加工、特に、加工品２４の位置を移動させ、加工面を変えての加工が容易となる。
【0077】
本発明において、チャッキング装置１０が『チャッキング装置』に相当し、引込装置２０が『引込装置』に相当し、被クランプ部材２５が『被クランプ部材』に相当し、可動チャック３０が『可動チャック』に相当し、固定チャック４０が『固定チャック』に相当し、チャッキング用液圧シリンダ５０が『チャッキング用液圧シリンダ』に相当し、可動爪６０が『可動爪』に相当し、固定爪７０が『固定爪』に相当し、引込用液圧シリンダ８０が『引込用液圧シリンダ』に相当し、回転軸９０が『回転軸』に相当し、ケース１００が『ケース』に相当し、開口部１０１が『開口部』に相当し、第１ピストンロッド１１０が『第１ピストンロッド』に相当し、スプリング１２０が『スプリング』に相当し、第２ピストンロッド１３０が『第２ピストンロッド』に相当し、第２ピストン１３１が『ピストン』に相当し、駆動支点１４０が『駆動支点』に相当し、液室１５０が『液室』に相当し、空気室１６０が『空気室』に相当し、凸部１７０が『凸部』に相当し、エアーハイドロブースタ１８０が『エアーハイドロブースタ』に相当し、第１制御弁１９０，１９０‘が『第１制御弁』に相当し、第２制御弁２００，２００’が『第２制御弁』に相当し、液圧クランプ装置３００が『液圧クランプ装置』に相当し、クランプシステム４００が『クランプシステム』に相当する。
【0078】
本発明の好ましい一実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【0079】
１０ チャッキング装置
２０ 引込装置
２４ 加工品
２５ 被クランプ部材
３０ 可動チャック
４０ 固定チャック
５０ チャッキング用液圧シリンダ
６０ 可動爪
７０ 固定爪
８０ 引込用液圧シリンダ
８１ ロッドカバー
９０ 回転軸
１００ ケース
１０１ 開口部
１１０ 第１ピストンロッド
１２０ スプリング
１３０ 第２ピストンロッド
１３１ 第２ピストン
１４０ 駆動支点
１５０ 液室
１６０ 空気室
１７０ 凸部、当接部
１８０ エアーハイドロブースタ
１９０，１９０’ 第１制御弁
２００，２００’ 第２制御弁
３００ 液圧クランプ装置
４００ クランプシステム
２０ 引込装置
２４ 加工品
２５ 被クランプ部材
３０ 可動チャック
４０ 固定チャック
５０ チャッキング用液圧シリンダ
６０ 可動爪
７０ 固定爪
８０ 引込用液圧シリンダ
８１ ロッドカバー
９０ 回転軸
１００ ケース
１０１ 開口部
１１０ 第１ピストンロッド
１２０ スプリング
１３０ 第２ピストンロッド
１３１ 第２ピストン
１４０ 駆動支点
１５０ 液室
１６０ 空気室
１７０ 凸部、当接部
１８０ エアーハイドロブースタ
１９０，１９０’ 第１制御弁
２００，２００’ 第２制御弁
３００ 液圧クランプ装置
４００ クランプシステム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-11-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被クランプ部材をクランプする液圧クランプ装置であって、
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、固定チャックと可動チャックとからなる２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダとを有し、
前記引込装置は、２つの前記チャックを引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材は、前記当接部に当接し、かつ前記引込装置から引き込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、液圧クランプ装置。
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、固定チャックと可動チャックとからなる２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダとを有し、
前記引込装置は、２つの前記チャックを引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材は、前記当接部に当接し、かつ前記引込装置から引き込み力が与えられることで、前記ケースに固定される、液圧クランプ装置。
【請求項2】
２つの前記チャックは、前記被クランプ部材を両側から把持する２つの爪を有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して前記２つの爪で把持するための開口部を有し、
前記２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する、請求項１に記載の液圧クランプ装置。
前記ケースは、前記被クランプ部材の少なくとも一部を挿入して前記２つの爪で把持するための開口部を有し、
前記２つの爪で前記被クランプ部材を把持する方向と、前記引込装置で前記チャッキング装置を引き込み、および／または押し出す方向とは略直交する、請求項１に記載の液圧クランプ装置。
【請求項3】
前記固定チャックは固定爪を有し、前記可動チャックは可動爪を有し、
前記可動チャックは、前記固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、
前記チャックは、前記ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、
前記チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、前記可動チャックを押し下げて、前記チャッキング装置の２つの前記爪を閉じる、請求項２に記載の液圧クランプ装置。
前記可動チャックは、前記固定チャックに回転軸を中心に回転可能に支持され、
前記チャックは、前記ケースの中で引き込み方向に移動可能であって、
前記チャッキング用液圧シリンダの第１ピストンロッドは、前記可動チャックを押し下げて、前記チャッキング装置の２つの前記爪を閉じる、請求項２に記載の液圧クランプ装置。
【請求項4】
前記チャッキング装置は、２つの前記爪を開くスプリングをさらに備える、請求項３に記載の液圧クランプ装置。
【請求項5】
前記引込装置は、前記引込用液圧シリンダの第２ピストンロッドが、前記固定チャックの駆動支点と接続され、前記駆動支点は前記回転軸の後部に配置される、請求項３または４に記載の液圧クランプ装置。
【請求項6】
前記引込用液圧シリンダは、ピストンの両側に液室と空気室とを有し、前記液室に液圧を印加することによって前記チャッキング装置を引き込み、前記空気室に空気圧を印加することによって前記チャッキング装置を押し出す、請求項２から５のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
【請求項7】
前記当接部は、複数の凸部であり、
前記ケースの前記開口部の周辺に前記複数の凸部を有し、
前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込む場合に、前記複数の凸部が前記被クランプ部材に接触して前記被クランプ部材を固定する、請求項２から６のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
前記ケースの前記開口部の周辺に前記複数の凸部を有し、
前記引込装置で前記被クランプ部材を把持した前記チャッキング装置を引き込む場合に、前記複数の凸部が前記被クランプ部材に接触して前記被クランプ部材を固定する、請求項２から６のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置。
【請求項8】
前記複数の凸部は３個である、請求項７に記載の液圧クランプ装置。
【請求項9】
前記複数の凸部は６個である、請求項７に記載の液圧クランプ装置。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか１項に記載の液圧クランプ装置と、
空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、
前記エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介して前記チャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して前記引込装置に接続され、
前記第１制御弁が導通することにより、前記チャッキング用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を把持し、かつ、前記第２制御弁が導通することにより、前記引込用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を引き込み、前記被クランプ部材が前記液圧クランプ装置に固定可能である、クランプシステム。
空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、
前記エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介して前記チャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して前記引込装置に接続され、
前記第１制御弁が導通することにより、前記チャッキング用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を把持し、かつ、前記第２制御弁が導通することにより、前記引込用液圧シリンダに液が供給されて前記被クランプ部材を引き込み、前記被クランプ部材が前記液圧クランプ装置に固定可能である、クランプシステム。
【請求項11】
前記第１制御弁および前記第２制御弁は、空気圧を印加することによって逆止弁状態と開放状態とを切り換えることができるエアーパイロット逆止弁であって、
前記第１制御弁は、前記逆止弁状態では、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記逆止弁状態では、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
前記第１制御弁は、前記逆止弁状態では、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記逆止弁状態では、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
【請求項12】
前記第１制御弁および前記第２制御弁は、電磁弁と逆止弁とを並列接続した制御弁であって、
前記第１制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
前記第１制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記エアーハイドロブースタ側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞し、
前記第２制御弁は、前記電磁弁を閉塞した場合は、前記引込装置側からの液の流れは許容するがその逆は閉塞する、請求項１０に記載のクランプシステム。
【請求項13】
前記被クランプ部材をクランプするクランプフェーズと、前記被クランプ部材を引き込んでより強く固定する引込フェーズと、前記被クランプ部材を押し出す押出フェーズと、前記被クランプ部材をアンクランプするアンクランプフェーズと、を有し、
前記エアーハイドロブースタの液圧は、前記クランプフェーズと前記引込フェーズで加圧状態であって、前記押出フェーズと前記アンクランプフェーズで減圧状態であり、
前記第１制御弁は、前記クランプフェーズ、前記引込フェーズ、および前記押出フェーズで逆止弁として機能し、前記アンクランプフェーズで開放状態であり、
前記第２制御弁は、前記クランプフェーズ、前記押出フェーズ、および前記アンクランプフェーズで逆止弁として機能し、前記引込フェーズで開放状態である、請求項１１から１２のいずれか１項に記載のクランプシステム。
前記エアーハイドロブースタの液圧は、前記クランプフェーズと前記引込フェーズで加圧状態であって、前記押出フェーズと前記アンクランプフェーズで減圧状態であり、
前記第１制御弁は、前記クランプフェーズ、前記引込フェーズ、および前記押出フェーズで逆止弁として機能し、前記アンクランプフェーズで開放状態であり、
前記第２制御弁は、前記クランプフェーズ、前記押出フェーズ、および前記アンクランプフェーズで逆止弁として機能し、前記引込フェーズで開放状態である、請求項１１から１２のいずれか１項に記載のクランプシステム。
【請求項14】
請求項１０に記載のクランプシステムが搭載された、ロボットアーム。
【請求項15】
請求項１０に記載のクランプシステムで前記被クランプ部材を固定し、前記被クランプ部材を備える加工品を加工する、加工品の加工方法。
【請求項16】
請求項１０に記載のクランプシステムを搭載したロボットアームで、前記被クランプ部材を備えた加工品の位置を移動させ、前記加工品の加工面を変えて加工する、加工品の加工方法。
【請求項17】
液圧クランプ装置によって、被クランプ部材をクランプする方法であって、
前記液圧クランプ装置は、
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、固定チャックと可動チャックとからなる２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、
前記引込装置は、２つの前記チャックを引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材をクランプする場合、前記被クランプ部材を前記当接部に当接させ、かつ前記引込装置から引き込み力を与えることで、前記ケースに固定する、被クランプ部材の固定方法。
前記液圧クランプ装置は、
前記被クランプ部材を把持するチャッキング装置と、
前記チャッキング装置のチャックを収納するケースと、
前記被クランプ部材を前記ケースに引き込む引込装置と、を備え、
前記チャッキング装置は、固定チャックと可動チャックとからなる２つの前記チャックと、２つの前記チャックを開閉するチャッキング用液圧シリンダを有し、
前記引込装置は、２つの前記チャックを引き込み可能な引込用液圧シリンダを有し、
前記ケースは、前記被クランプ部材と当接し得る当接部を有し、
前記被クランプ部材をクランプする場合、前記被クランプ部材を前記当接部に当接させ、かつ前記引込装置から引き込み力を与えることで、前記ケースに固定する、被クランプ部材の固定方法。
【請求項18】
請求項１７に記載の被クランプ部材の固定方法で前記被クランプ部材を備えた加工品を固定し、前記加工品を加工する、加工品の加工方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0039】
（１０）
他の局面に従うクランプシステムは、一局面から第９の発明のいずれかにかかる液圧クランプ装置と、空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介してチャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して引込装置に接続され、第１制御弁が導通することにより、チャッキング用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を把持し、かつ、第２制御弁が導通することにより、引込用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を引き込み、被クランプ部材が液圧クランプ装置に固定可能である。
他の局面に従うクランプシステムは、一局面から第９の発明のいずれかにかかる液圧クランプ装置と、空気圧を液圧に増圧変換するエアーハイドロブースタと、を備えるクランプシステムであって、エアーハイドロブースタの液圧回路が、第１制御弁を介してチャッキング装置に接続されるとともに、第２制御弁を介して引込装置に接続され、第１制御弁が導通することにより、チャッキング用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を把持し、かつ、第２制御弁が導通することにより、引込用液圧シリンダに液が供給されて被クランプ部材を引き込み、被クランプ部材が液圧クランプ装置に固定可能である。