JP2548545B2 - 万 力 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は万力に関し、さらに詳しくは手締め形式の
万力のワーク締付用固定ジョー周りの耐久性の改良に関
するものである。なおこの発明においては流体圧力を利
用するものであるが、典型的な例として以下「油圧力」
と略称する。

（従来技術とその問題点） 従来手締め形式の万力を使用するに当っては一般に、
ワークに与える締付力に応じてその万力にはどの程度の
歪が生じ、ワークの所期セット位置からのズレおよび傾
斜はどの程度であるか、などの事項を作業者が経験と勘
に頼って判断して作業を進めているのが実情である。

したがって作業者は、加工条件に基づいて切削抵抗が
大きいと考えれば大きな締付力をワークに与える。その
結果万力には、特に固定ジョーには大きな歪が生じ、ワ
ークもそれにならって締付方向に傾斜しながら移動す
る。このような締付状態のまま仕上加工をすると、必然
的に良好な加工精度を得ることができない。そこで通常
作業者はまず大きな切削抵抗に耐え得るように大きな締
付力をワークに与えて粗削りをし、その後精度良く仕上
げ加工をするために一旦締付力を解除し、再び比較的小
さな締付力を与えるように万力を操作し、しかる後仕上
げ加工を行っている。

さらに上記のような万力操作を行っても結果的に求め
る精度が得られないときには、作業者はある締付力を与
えたときのワークの初期セット位置からの位置ズレや傾
斜の程度を定量的に測定して、その測定値に基づいて機
械操作の中で補正しながら加工を進めている。

生産性の向上と高精度加工を求める昨今の産業界一般
の傾向に照らしてみた場合、上記のような万力操作は加
工精度および作業能率において劣るもので、非常に不利
である。

かかる不都合を除くため従来からも種々の提案がなさ
れてきたが、そのほとんどは固定ジョーの構成部品の剛
性を高めることに向けられたものであり、固定ジョーそ
のものの構造という点から改良を試みたものはなかっ
た。

（発明の要旨） この発明の目的は固定ジョーの手による締付時におけ
る固定ジョー周りの変形と傾斜を未然に防止し、駆動軸
に生じるいかなる引張力にも適正に応じて、ワークを初
期セット位置に高い精度で締付け固定できるような万力
を提供することにある。

このためこの発明においては、ワークへの締付力を駆
動軸の回転により生じる引張力により発生させるととも
に、固定ジョーの背面を押圧するための油圧力はピスト
ンにより発生させるようにした。このため駆動軸の大径
部は軸受を介してベースに係合させ、ピストンシリンダ
ーは導液路を介して外部の油圧源に接続した。

またピストンと固定ジョーとの間にバランスブロック
を介装して、油圧力から分力された固定ジョーの背面押
圧力の配分率を任意に設定可能とした。すなわち関連部
材への作用力の作用点間の距離をａ〜ｄとした場合、バ
ランスブロックの介装により上記の背面押圧力が距離
ａ、ｂ、ｃの関数で与えられるようにして、これらの値
を適宜選択することにより、背面押圧力の値を自由に設
定できるようにしたのである。

引張力から起生する締付力によるモーメントと油圧力
から起生する背面押圧力によるモーメントは、固定ジョ
ーに対して互いに逆方向に作用する。よって背面押圧力
を適正に設定することにより、両モーメントをほぼ釣り
合わせるようにして、締付に際して固定ジョーに作用す
る実効曲げモーメントを最小にして、その歪みと傾斜を
低減させることを要旨とするものである。

（実施態様） 第１〜３図に示すのはこの発明の万力の一実施態様で
あって、主要部としてベース２、固定ジョー３、可動ジ
ョー４、駆動軸５、大径部７、バランスピストン14およ
びバランスブロック８を有している。

ベース２は剛性の高い鋳物材料で箱型に形成されてお
り、その一端には上方に一体に突出して固定ジョー３が
形成されており、またその上面は可動ジョー４の案内面
９を構成している。可動ジョー４はこの案内面９上にワ
ーク締付方向（第２図中左右方向）に摺動可能な状態で
載設されている。駆動軸５は上記締付方向に延在すると
共にその固定ジョー３側の端部に一体に形成された大径
部７が軸受30に支持されており、ベース２に回転可能に
設けられている。またこれと反対側の端部には締付用ハ
ンドルなどの係合部11が形成されている。

ベース２の固定ジョー３側端部にはプレート13が固設
されており、その内部に形成されたピストンシリンダー
６にはバランスピストン14が収容されている。このバラ
ンスピストン14と固定ジョー３およびベース２との間に
はバランスブロック８が介装されており、その一面はバ
ランスピストン14と当接し、反対面の上方側の一部15は
固定ジョー３の背面に当接し、また下方側の一部16はベ
ース２の端面に当接している。

駆動軸５の中間部分にはネジ17が形成されており、こ
れにナット18が螺合している。このナット18は第３図に
示すように両肩の当接面29が案内面９の下側に接してお
り、かつその上部で可動ジョー４内部に延在してその固
定ジョー３と対応する側に下向きの斜面19を有してい
る。一方この斜面19に対応する可動ジョー４の内面には
凹所21が形成されており、これに回転自由に収容された
半球形の駒20の平坦部がナット18の斜面19と接触してい
る。またこのナット18の斜面19の反対側に対応する可動
ジョー４の部分には調節ネジ22がねじ込まれており、そ
の先端がナット18に当接している。したがってこの調節
ネジ22を操作することにより可動ジョー４とナット18と
の相対位置を調節することができる。

プレート13に形成された導液路25は、ピストンシリン
ダー６を図示しない適宜な圧力液体供給源に接続してい
る。ここで導液路25のピストンシリンダー６への開口位
置はその最もプレート13寄りである。

つぎに作用について説明する。

ワークの締付に際して手締めにより駆動軸５を回転さ
せると、これに伴なってナット18および可動ジョー４が
ワークＷに向かって前進する。

可動ジョー４がワークＷに当接すると、駆動軸５には
ナット18が螺合しているネジ17と大径部７の軸受30との
接触面との間で引張力（Ｆ′）が作用する。この引張力
（Ｆ′）から力の伝達系の摩擦力を差し引いた残りの力
が締付力（Ｆ＝jF′）としてワークＷに作用する。ここ
でｊは力の伝達系の効率である。

一方ワーク締付後、図示しない油圧源から導液路25を
通っての圧力流体の供給により、ピストン14には油圧力
（Ｆ″）が発生し、これがバランスブロック８を押しや
る。この油圧力（Ｆ″）はバランスブロック８の上下の
突起部に分力される。すなわち上側の突起部15から固定
ジョー３の背面に分力（Fx）が、下側の突起部16からベ
ースの端面に分力（Fy）が、それぞれ作用する。以上の
作用力の状態を第４図に模型的に示す。

ここで各部に作用する力の関係を検討してみるとつぎ
のようになる。すなわち各作用力はバランスピストン14
の中心からバランスブロック８の上下の突起部15、16ま
での距離の逆比に分力された大きさとなる。

したがって第２図に示すように、各部の力の作用点間
の距離をａ、ｂ、ｃ、ｄとして、ベース２から突出して
いる固定ジョー３の歪を考えてみる。固定ジョー３を締
付方向に撓ませる曲げモーメントをMtとし、ピストン14
に発生する油圧力（Ｆ″）を駆動軸５のネジ力によって
発生する引張力（Ｆ′）のＫ倍とすると次の関係が成立
する。

Ｆ＝jF′ Ｆ″＝KF′ FX＝（ｂ＋ｃ）Ｆ″／（ａ＋ｂ） ＝（ｂ＋ｃ）KF′／（ａ＋ｂ） Mt＝dF−ｄ（ｂ＋ｃ）KF′／（ａ＋ｂ） このような関係から明らかなように、 ｋ＝ｊ（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｂ）とするならば Mt＝０とすることも可能である。前記のように締付力
（Ｆ）によるモーメントと背面押圧力（Fx）によるモー
メントは、固定ジョー３に対して互いに逆方向に作用す
る。したがって構成する万力の形態に応じて距離ａ〜ｃ
の値を適宜に選択すれば、両モーメントをほぼ釣り合わ
すことが可能となり、固定ジョー３に作用する実効曲げ
モーメントを最小にすることができる。

なお第２図に示す万力の場合にはｃに関して図から明
らかなようにｃ≦（ａ−ｄ）の関係が成り立っている。
この場合には、バランスシリンダー６によりバランスピ
ストン14に伝達される力kF′の作用中心線ｃが極めて剛
性の高いベース２側にあるため、その力kF′の反力がプ
レート13を介して固定ジョー３に作用する度合いが極め
て小さく、その反力を無視することができる。よって、
曲げモーメントMtに関して前述したような関係式が成り
立つことになる。また、ｃ＞（ａ−ｄ）の関係にある場
合には、バランスシリンダー６によりバランスピストン
14に伝達される力kF′の作用中心線ｃが固定ジョー３側
にあるため、その力kF′の反力がプレート13を介して固
定ジョー３に大きく作用し、固定ジョー３に作用する反
力を無視することができないので、下記のような関係が
成り立つことになる。

Mt＝dF−dkF′（ｃ＋ｂ）／（ａ＋ｂ） ＋（ｄ−ａ＋ｃ）kF′ ｋ＝jd（ａ＋ｂ）／（ａ−ｃ）（ａ＋ｂ−ｄ） したがってこの式により算出したｋの値を採れば、上
記の構成の万力の場合と同様に締付時に固定ジョー３に
作用する曲げモーメントを釣合せることができる。

その結果位置ズレや傾斜を生じることなくワークＷを
初期セット位置に高精度で締付保持することができる。

上記の実施態様においてはバランスシリンダー６をプ
レート13内に形成したが、これをバランスブロック８内
に形成することもできる。

また上記の実施態様においてはバランスシリンダー６
を１個所だけ設けたが、必要に応じて複数個形成しても
よい。

（効果） ワークの締付時に、押圧機構によって締付け方向と逆
の方向に固定ジョー背面を押圧するようにしたので、固
定ジョーの形状、材質などによる剛性のいかんに拘ら
ず、手締め時の固定ジョーの締付方向への移動および傾
斜を極めて小さくすることができる。また、予め締付力
を設定しておき、これに対応する押圧力を発生するよう
にバランスシリンダの受圧面積を所定の値にしておかな
ければ、ワークは初期セット状態を維持し、良好な締付
状態を保つことができる。したがって固定ジョーに過度
の剛性を持たせる必要がなくなり、小型軽量化できると
ともに材料選択の自由度もそれだけ高くなる。この発明
においてはかかる効果を奏するために、締付力は駆動軸
の引張力から起生させるとともに背面押圧力は外部油圧
源からの油圧力から起生させているので、駆動軸の引張
力がいかなるものであっても、それに応じて供給される
油圧の値を変えることによって背面押圧力を自由に設定
できるのである。

締付力の大小に拘らずワークを初期セット位置に維持
することができるので、人為的な補正や熟練作業者の経
験や勘に頼ることなく良好な締付精度、すなわち加工精
度を得ることができる。また粗削り用と仕上げ削り用と
に締付力を帰る必要がないので、１回の締付操作により
加工を完了させることが可能となり、作業能率が大幅に
向上し、かつ締め直しによるワークの再セッチングによ
る人為的な誤差を排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図；この発明の万力の一実施態様の平面図。 第２図；第１図中線II−IIに沿ってとった断面側面図。 第３図；第１図中線III−IIIに沿ってとった断面図。 第４図；第１図の構成における各作用力の状態を示す説
明側面図。 ２……ベース、３……固定ジョー ４……可動ジョー、５……駆動軸 ６……バランスシリンダー ８……バランスブロック、13……プレート 14……ピストン、18……送りナット 25……導液路、27……液圧シリンダー Ｗ……ワーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベース（２）に一体的に形成された固定ジ
   ョー（３）と、 締付方向に延在してかつ回転可能にベースに組み付けら
   れ、その固定ジョー側側端部にベースと軸受（30）を介
   して係合可能な大径部（７）を有するとともに胴部にネ
   ジを有し、大径部と後記可動ジョーとの間でネジ力に対
   応した引張力を作用させてワークの締付を行う駆動軸
   （５）と、 このネジを介して駆動軸に作動連絡され、締付方向に摺
   動可能にベース上に載設された可動ジョー（４）と、 ベースの固定ジョー側端部に固定されたプレート（13）
   と、 このプレートと固定ジョー間に設けられ、圧力流体によ
   り作動するピストン（14）と、 このピストンと固定ジョー間に設けられ、該ピストンか
   らの押圧力を固定ジョーの背面とベースの端面とに分力
   するバランスブロック（８）と、 上記ピストンが収容されているピストンシリンダー
   （６）への圧力流体供給機構とを 有してなる万力。