JP4749427B2 - ワーク用クランプ部品、特にバイス - Google Patents

Description

本発明は、ワーク用クランプ部品に関し、より詳細には、バイスに関する。該バイスは、第１のクランプ顎部と第２のクランプ顎部を備え、該顎部は、往復台（ｃａｒｒｉａｇｅ ｂｅｄ）に取り付けられる。

クランプ部品、すなわちバイスは、以下のような形態で知られている。機械的な方法や、液圧式の方法又は空圧式の方法において、上述のバイスがクランプ力を生成する。このクランプ力は、クランプする物品、すなわち、一般にワークを介して、当接部分として機能するクランプ顎部によって吸収される。この過程において、曲げモーメントが、クランプ顎部をガイドする往復台に作用する。この曲げモーメントは、往復台の剛性によって補償されなければならない。その結果、往復台は弾性変形して、機械精度が低下する。それゆえ、高い精度で機械加工しなければならないワークに対しては、周知のバイスにおける往復台をより堅く、従ってより重く構成しなければならない。

以上のように改善した工具によって、加工スピードが向上し、その結果、ワークに作用する機械加工時の力がより大きくなるが、それは、バイスによって加えられるクランプ力を増大することによって、補償しなければならないと考えられる。従って、クランプ力が増大し、曲げモーメントがより大きくなってしまう。

従って、本発明の目的は、往復台に対する曲げモーメントを回避する構成をとるクランプ部品、特にバイスを作製することである。

上述の課題を解決するために、本発明に係るクランプ部品は、クランプ力がクランプ顎部に作用することによって、往復台に加わる合成力が、往復台の中立軸（ｎｅｕｔｒａｌ ｆｉｂｅｒ）の面に位置することを特徴とする。

ワークをクランプする場合、クランプ力によって、ワークからクランプ顎部を介して往復台へと力が循環していく。本発明によれば、往復台に加わる力は、往復台の中立軸の面に位置する。その結果、往復台には、純粋な張力のみ、又は純粋な圧縮力のみが、往復台の長手方向に作用する。従って、往復台に対して曲げモーメントが発生することはない。

本発明によれば、往復台への力の付加は、以下のような構成に従って実現される。すなわち、第１のクランプ顎部及び／又は第２のクランプ顎部が、それぞれ１個のピボットピンによって往復台に支持され、ピボットピンの孔部は、往復台の中立軸に配置される。クランプ力によって、往復台に力が付加されるが、てこ（ｌｅｖｅｒ）の腕によって、付加された力はゼロに抑えられる。そのため、曲げモーメントは、完全に回避される。クランプ顎部が１本腕のてこ（ｏｎｅ−ａｒｍｅｄ ｌｅｖｅｒｓ）を構成するか、２本腕のてこ（ｔｗｏ−ａｒｍｅｄ ｌｅｖｅｒｓ）を構成するかによって、往復台へ作用する力が圧縮力のみ、又は張力のみとなる。従って、駆動部材は、クランプ顎部に張力、又は圧縮力を加える。

クランプ顎部は、２本腕のてこを構成することが好ましい。この場合、てこの一方の腕は、クランプ面に関連付けられ、他方の腕は、プッシュロッドに作用する。従って、クランプ装置においては、ワークと対向する中立軸の一方の側は、ワークの代わりにプッシュロッドに作用するということを除いて、同じ構成となっている。クランプ顎部におけるてこの腕がそれぞれ同じ長さの場合、同じ大きさの力が、プッシュロッド及びワークに作用する。周知のバイスにおいては、クランプ力に対して垂直な力成分は、固定されたクランプ顎部の取付け方式によって、常に往復台に作用する。これは、上述の実施形態によって、回避された。本発明の基本的なアイデアとは独立に、この回避によって、往復台に作用する曲げモーメントは十分抑制される。そのため、本実施形態は、その基本的なアイデアとは独立に、好適に用いられることもできる。

また、本発明に係る構成は、別の効果を奏する。往復台の曲げ、またクランプ顎部に作用する圧縮力によって、周知のクランプ部品のクランプ顎部は、外側に「傾く」。周知のクランプ部品においては、これは、相対的に複雑な手段、いわゆる低テンション部品（ｌｏｗ−ｔｅｎｓｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）又は低テンション顎部（ｌｏｗ−ｔｅｎｓｉｏｎ ｊａｗｓ）によって補償される。本発明に係るクランプ部品においては、これらの手段は必要なく、特に、クランプ面において、下向きの移動成分が得られるように、クランプ顎部のピボットピンを配置する場合は、これらの手段は必要がない。

駆動部材としては、流体圧シリンダを使用することが好ましい。また、トグル機構、スピンドル駆動やその他の機械式、液圧式、空圧式又は磁性式等の解決法でもよい。

周知のバイスは、外部の液圧供給装置からの作動流体によって部分的に直接駆動される。さらに、スピンドルによって液圧ピストンを駆動するバイスも使用されている。この場合、より大きな直径のピストンがクランプ顎部に関連付けられる。そのため、スピンドルによって加えられる力は、２つのピストンの表面に比例して増大され、クランプ力として与えられる。このようなバイスは、液圧式の倍力機構（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を有するバイスと呼ばれる。

液圧式の倍力機構を有するバイス、また直接液圧駆動するバイスにおいては、液圧による使用可能なクランプ力又は力の伝達及びピストン面積用の有効なスペースは制限される。

上述の不都合を回避するため、本発明のクランプ部品は、２つのクランプ顎部のうちの１つを駆動する第１の流体圧シリンダを有する。さらに、他のクランプ顎部を駆動する別の流体圧シリンダも有する。一実施形態においては、そのクランプ顎部は、独立していてもよい。

従って、第２のクランプ顎部は、独立した流体圧装置を有する。その結果、第２のクランプ顎部は、第１のクランプ顎部のクランプ力に加えて、さらなるクランプ力を生成する。従って、クランプ力の合計は、第２のクランプ顎部によって与えられたクランプ力の分だけ増大する。

別の流体圧シリンダは、第１の流体圧シリンダと、液圧式に又は空圧式に結合されることが好ましい。従って、流体圧装置は、１台のみが設けられなければならない。さらに、両方の流体圧シリンダ内においては、同じ作動流体圧力が得られる。構成に関して、最も簡単な方法は、第１の流体圧シリンダと別の流体圧シリンダとを、バイパス管を介して接続することである。この解決方法は、特に、液圧式の倍力機構を有するバイスに対して推奨される。この場合、スピンドルの力は第１及び別の流体圧シリンダの作動流体圧力に変換される。第１の流体圧シリンダと別の流体圧シリンダのピストン面積が同じである場合、両方のクランプ顎部に対して同じクランプ力が得られる。

別の流体圧シリンダは、クランプ部品の往復台に配置されることが好ましい。実際には、往復台は、断面Ｕ字状であり、その上部には、クランプ顎部がガイドされている。この往復台においては、別の流体圧シリンダを収容するために、クランプ顎部の下に十分な空間が設けられている。このため、クランプ部品全体の大きさは変化しない。

本発明の別の特徴は、クランプ部品の構成形態に関する。

以下では、図に示された実施形態を参照して、本発明が説明される。

図１〜図５に示されたクランプ部品は、バイス１０である。該バイス１０は、往復台１１と、「固定された」クランプ顎部１２と、可動可能なクランプ顎部１３とを有する。「固定された」クランプ顎部１２は、ワークをクランプする際に、クランプ顎部１２が大きな距離を移動しない程度に固定されているだけである。より詳細には以下の説明で示される。

クランプ顎部１３は、液圧式の倍力機構を有するクランプ顎部である。クランプ顎部１３は、スピンドル１４を介して駆動される。スピンドル１４によって、クランプ顎部１３は、ワークに向かって移動し、ワークに対して当接する。スピンドル１４は、液圧シリンダ１５の作動流体に対して圧力を加えるだけであるが、その結果、周知のように、クランプ顎部１３内部の別のピストン領域に作用する。クランプ顎部１３は、外部の液圧装置の配管と接続することも可能である。これは、現行のクランプ顎部１３を外部の液圧用の配管とできる限り接続可能にするため、従来技術において、すでに用いられている。この液圧接続には、液圧用のねじ込み接続部１６を介してバイパス管１７が接続される。クランプ顎部１３の下には、別の流体圧シリンダ１８が設けられ、それによってバイパス管１７を介して圧力流体が供給される。バイパス管１７は、別の液圧用のねじ込み接続部１９を介して上述の別の流体圧シリンダ１８に接続される。

クランプ顎部１３は、２本腕のてこを構成し、ピボットピン２０によって、往復台１１に保持される。クランプ顎部１３のてこの上側腕には、流体圧シリンダ１５とスピンドル１４、さらにワークをクランプする圧力板２１が結合される。クランプ顎部１３のてこの下側腕には、別の流体圧シリンダ１８のシリンダボア２２が設けられ、ボアに沿ってピストン２３が移動する。

同様に、第２のクランプ顎部１２は、２本腕のてこを構成する。上側腕は、ワークをクランプする圧力板２４を担持する。また、クランプ顎部１２は、ピボットピン２５によって、往復台１１に枢動可能に接続される。てこの下側腕には、ピボットピン２６を介して、プッシュロッド２７が取り付けられ、別の流体圧シリンダ１８のピストン２３によって駆動されることが可能である。

バイス１０のクランプ能力を調整可能とするために、周知の方法で、往復台１１に孔部２９が設けられる。それに対応して、プッシュロッド２７には、同様に、孔部３０が設けられる。この結果、ピボットピン２５、２６を変更することによって、クランプ顎部１２を変位させることが可能となり、バイスのクランプ能力が調整可能となる。さらに、プッシュロッド２７の孔部３０の数に対応する数の孔部３１が往復台１１に設けられる。孔部３１の直径は、ピボットピン２６の直径よりも十分に大きく、このため、プッシュロッド２７を駆動する際、ピボットピンをそれぞれの孔部３１において自由に動かすことができる。また、往復台１１のこの領域に長円の孔部を設けてもよい。

ピボットピン２５、２６は、クランプ面２１、２４よりもさらに外側に配置される。そのため、ワークをクランプする場合、クランプ面２１、２４において、往復台１１に向かう移動成分が得られ、クランプするワークに低テンション効果を及ぼす。

上述のバイス１０は以下のように動作する。まず、スピンドル１４を駆動することによって、圧力板２１をワークに対して当接するように動かす。続いて、第１の液圧ピストン１５が駆動状態になり、クランプ力の増幅を行う。同時に、第１の流体圧シリンダ１５で生成された液圧が、バイパス管１７を介して別の流体圧シリンダ１８に伝えられる。この結果、プッシュロッド２７が、ピボットピン２６を介して、第２のクランプ顎部１２を駆動する。さらに、圧力板２４が、ワークに向かって傾く。よって、ワークには、流体圧シリンダ１８の圧力や、さらにはピストン２３のピストン面積やクランプ顎部１２におけるレバーの腕の関係に応じて、圧縮力又は張力がかかる。

ここで示されるバイスの別の特徴としては、孔部２９が、往復台１１の（面積慣性モーメントに基づいた）中立軸（ｎｅｕｔｒａｌ ｆｉｂｒｅ）３２に配置されることが挙げられる。これによって、往復台１１には、曲げ力が加わらない。むしろ、往復台１１は、引張荷重をわずかに受けるだけである。中立軸３２のそれぞれの対向する側において、一方にはクランプ面２１、２４が、他方にはプッシュロッド２７が配置される。

また、スピンドル１４による機械的駆動に代替して、外部の液圧供給装置によって、クランプ力を加えてもよい。この目的のために、例えば、バイパス管１７の適当な箇所に、外部の液圧供給装置のための追加の接続部が設けられる。

図６は、バイス３３の一実施形態を示す。この実施形態においては、クランプ顎部３４、３５は、それぞれ一本腕のてこを構成し、ジョイント３６、３７を介して、往復台１１に取り付けられる。これらのジョイント３６、３７もまた、中立軸３２に配置される。クランプ顎部３４、３５は、中立軸３２に対して平行に延在する連結ロッド３８によって駆動され、流体圧シリンダ３９によって、互いに引っ張りあう。

図７に示されるバイス４０は、２つのクランプ顎部４１、４２を備える。一方のクランプ顎部４１は、往復台１１に枢軸可能に取り付けられ、ジョイント４３もまた、往復台１１の中立軸３２に配置される。他方のクランプ顎部４２は、流体圧シリンダ４４を介して、往復台１１に取り付けられる。流体圧シリンダ４４の駆動手段は、中立軸３２に配置され、ジョイント４５によってクランプ顎部４２と係合する。ジョイント４５もまた、中立軸３２に配置される。クランプ顎部４１、４２は、２本腕のてこを構成する。クランプ面２１、２４はそれぞれ、一方のてこの腕に関連付けられる。他方のてこの腕には、クランプ顎部４１、４２が、中立軸３２に対して平行に延在するプッシュロッド４６を介して、互いに結合される。図１〜図５に示される実施形態と同様に、プッシュロッド４６は、中立軸３２に対してクランプ面２１、２４と対向する側に配置される。

図６及び図７に示される実施形態において、２つのクランプ顎部３４、３５及び４１、４２のそれぞれに対して独立の流体圧シリンダを割り当ててもよいことはもちろんである。

図１は、本発明の特徴を有するクランプ部品、すなわちバイスの第１の実施形態の斜視図である。 図２は、図１のバイスの背面図である。 図３は、図１のバイスの側面図である。 図４は、図１のバイスの平面図である。 図５は、図１のバイスの図２のＶ−Ｖ面における断面図である。 図６は、本発明の特徴を有するクランプ部品、すなわちバイスの第２の実施形態の縦断面図である。 図７は、本発明の特徴を有するクランプ部品、すなわちバイスの他の実施形態の縦断面図である。

符号の説明

１０、３３、４０…バイス １１…往復台
１２、１３、３４、３５、４１、４２…クランプ顎部
１４…スピンドル
１５、１８、３９、４４…流体圧シリンダ
１６、１９…液圧用のねじ込み接続部 １７…バイパス管
２０、２５、２６…ピボットピン ２１、２４…圧力板
２２…シリンダボア ２３…ピストン
２７…プッシュロッド ２８…
２９、３０、３１…孔部 ３２…中立軸
３６、３７、４３、４５…ジョイント ３８…結合ロッド

Claims (10)

1. 往復台（１１）に取り付けられる第１のクランプ顎部（１２、３４、４１）と第２のクランプ顎部（１３、３５、４２）とを備えるワーク用クランプ部品、特にバイス（１０、３３、４０）であって、クランプ力が前記クランプ顎部（１２、１３、３４、３５、４１、４２）に作用した結果、前記クランプ顎部（１２、１３、３４、３５、４１、４２）によって前記往復台（１１）に加わる合成力は、前記往復台（１１）の中立軸（３２）の面に位置し、
   前記第１のクランプ顎部（１２、３４、４１）及び／又は前記第２のクランプ顎部（１３、３５、４２）は、それぞれ１つのピボットピン（２０、２５；３６、３７；４３、４５）によって前記往復台（１１）に支持され、前記ピボットピン（２０、２５；３６、３７；４３、４５）用の孔部（２９）は、前記往復台（１１）の前記中立軸（３２）に配置されることを特徴とするワーク用クランプ部品。
2. 請求項１記載のクランプ部品において、前記クランプ顎部（１２、１３、４１、４２）は、２本腕のてこを構成し、前記てこの一方の腕には、クランプ面（２１、２４）が関連付けられ、他方の腕には、プッシュロッド（２７、４６）が係合することを特徴とするクランプ部品。
3. 請求項２記載のクランプ部品において、前記てこの２本の腕は、互いに同じ長さであることを特長とするクランプ部品。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプ部品において、駆動部材、特に流体圧シリンダ（１５、４４）が、前記クランプ顎部（１２、１３）のうちの１つ、好ましくは第１のクランプ顎部（１２）に支持され、他方のクランプ顎部（１３）は、プッシュロッド（２７、４６）によって駆動されることを特徴とするクランプ部品。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランプ部品において、前記駆動部材は、流体圧シリンダ（１５、４６）であることを特徴とするクランプ部品。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のクランプ部品において、前記第１のクランプ顎部（１２）は、第１の流体圧シリンダ（１５）によって駆動され、前記第２のクランプ顎部（１３）は、別の流体圧シリンダ（１８）に関連付けられることを特徴とするクランプ部品。
7. 請求項６記載のクランプ部品において、前記別の流体圧シリンダ（１８）は、前記第１の流体圧シリンダ（１５）に、液圧式又は空圧式に結合されることを特徴とするクランプ部品。
8. 請求項６又は７記載のクランプ部品において、前記第１及び前記別の流体圧シリンダ（１５、１８）は、バイパス管（１７）によって、互いに接続されることを特徴とするクランプ部品。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載のクランプ部品において、前記第１の流体圧シリンダ（１５）と前記別の流体圧シリンダ（１８）は、同じピストン直径を有することを特徴とするクランプ部品。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のクランプ部品において、前記別の流体圧シリンダ（１８）は、前記往復台（１１）に配置されることを特徴とするクランプ部品。

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