JP7402514B2

JP7402514B2 - 自動クランプ型バイス

Info

Publication number: JP7402514B2
Application number: JP2020043082A
Authority: JP
Inventors: 武男林
Original assignee: 株式会社ナベヤ
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JP2021142609A

Description

本発明は、自動クランプ型バイスに係り、特に、工作機械のマシニングセンタ等において、各種のワーク（被加工物）をクランプして固定するために好適に用いられる、自動化対応のマシンバイスに関するものである。

従来から、マシニングセンタにおいて各種のワーク（被加工物）を加工する際に、かかるワークをクランプして、固定するための装置として、マシンバイスと称される各種構造のバイス（万力装置）が、用いられてきている。そして、そのようなバイスは、一般に、固定ジョーと、この固定ジョーに対して接近／離隔可能な可動ジョーとを含み、かかる可動ジョーに螺合せしめられたスピンドルを、ハンドル等によって、軸回りに回転せしめることにより、可動ジョーを移動させて、それら可動ジョーと固定ジョーとの間に所定のワークをクランプし得るようにした構造とされており、そこでは、スピンドルの回転、ひいては可動ジョーの移動が、ハンドル等の手動操作によって、行なわれ得るようになっているのである（例えば、実公昭６１－３５８６号公報参照）。

また、かかるバイスにおけるスピンドルの回転を、手動操作ではなく、電動操作にて行なうべく、実公昭４７－１６４７８号公報においては、電動モータの回転を、減速機、駆動歯車、中間歯車、及び従動歯車を介して、スピンドルに伝達せしめることにより、可動ジョーを進退させ得るようにした構造の電動バイスが、提案されているのであるが、そのような電動モータを用いたスピンドルの回転作動によって、可動ジョーの送り操作と締付け操作を行なう場合において、標準的なマシンバイスに必要とされる締付け力１０ｋＮ～４０ｋＮを得るためには、５０Ｎｍ～２５０Ｎｍのトルクが必要とされ、そして、そのような大きなトルクを得るためには、バイスよりも大きな形状の電動モータの設置が必要となるところから、実用上において、製品化され難いものであった。

さらに、可動ジョーの進退を、油圧や空気圧等の流体圧を用いて作動せしめる流体圧シリンダにて行なう方式の採用も、考えられるのであるが、そこには、各種の問題が内在しているのである。例えば、マシンバイスの口開き寸法に相当する作動ストロークが可能な複動油圧シリンダを用いて、この油圧シリンダへの圧油の供給によって、バイスの締付け操作や緩め操作を行なう構造を採用する場合において、所望の圧油を供給するには、油圧ポンプや配管系統等が必要となるところから、必然的に装置全体のコストが高くなることに加えて、油圧シリンダのストロークは、可動ジョーの口開きストローク以上となるために、装置の全長が長くなって、使用される工作機械における設置許容範囲を超える恐れも高くなるのであり、更に、配管系統からの油漏れの恐れがあり、それによって、加工作業に支障を来たす問題も内在し、実用上において、採用し難いものであった。また、そのような圧油にて作動せしめられる油圧シリンダに代えて、圧縮空気の如き圧力エアにて作動せしめられるエアシリンダを採用する場合にあっては、油圧シリンダに比べて、作動圧力が１／１０～１／１００程度の圧力となり、可動ジョーと固定ジョーとの間のワークの締付け力が目標値に達しない問題を内在し、実用上において採用し難いものであった。

なお、特公昭６３－４１７１１号公報や特開平６－２８５７３２号公報等においては、可動ジョーに螺合したスピンドルを、ハンドル等の手動操作によって回転せしめることにより可動ジョーを進退せしめて、固定ジョーとの間において、所定のワークをクランプするようにしたバイスが、提案されているが、そこでは、スピンドルの回転が、あくまでも手動によって行なわれるものであるところから、マシニングセンタにおけるワークの加工工程の自動化には適していないことに加えて、可動ジョーに更なる締付け力を作用せしめる液圧式倍力機構の構成部材たるピストン部材が、スピンドルを貫通するように同軸的に配されてなると共に、スピンドルの回転をピストン部材の軸方向への移動に切り換えるためのクラッチ手段が設けられているために、バイス構造も複雑となり、製造コストを高める一つの要因ともなっている。

ところで、マシニングセンタにおいて、ワークの加工を自動化するシステムを構築するには、ワークの搬入搬出の自動化と、加工の自動化と、ワークの位置決め及び固定の自動化（ワークの脱着の自動化）とを実現する必要があるところ、前二者は、ロボットや加工プログラムにて対応することで可能となるものの、ワークの位置決め・固定、更には取外しの自動化に、上述の如きバイスは使用することが出来ず、このため、可動ジョーを自動的に進退せしめて、固定ジョーとの間でクランプして締め付ける一方、ワークの加工後において、クランプ状態から可動ジョーを後退せしめることによって、加工済みのワークが容易に取り出し得るようにしたバイスの提供が、要請されているのである。

実公昭６１－３５８６号公報実公昭４７－１６４７８号公報特公昭６３－４１７１１号公報特開平６－２８５７３２号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、マシニングセンタにおける加工の自動化に対応可能な自動クランプ型バイスを提供することにあり、また、他の課題とするところは、ワークの挟持、締付けを自動的に行ない得る構造の簡単なマシンバイスを提供することにある。

そして、本発明は、上記した課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいて、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されるものではなく、明細書全体の記載や図面から把握される発明思想に基づいて、認識され得るものであることが、理解されるべきである。

そこで、本発明は、先ず、前記した課題を解決すべく、（ａ）長手の矩形形状を呈し、その長手の方向に互いに平行に延びる２本の案内レールを有すると共に、それら２本の案内レールの間の間隙を通じて開口する内部凹所を備えたバイス本体と、（ｂ）かかるバイス本体の長手方向における一方の端部側に位置固定に設けられた固定ジョーと、（ｃ）該バイス本体の前記２本の案内レール上を該バイス本体の長手方向に移動せしめられる一方、該２本の案内レール間の間隙から前記内部凹所内に入り込む部位に、該バイス本体の長手方向に貫通するネジ孔が設けられてなる可動ジョーと、（ｄ）前記バイス本体の内部凹所内に軸回りに回転可能に収容されて、該可動ジョーのネジ孔に螺合せしめられ、軸回りの回転によって、該可動ジョーを前記固定ジョーに対して接近／離隔移動せしめ、それら可動ジョーと固定ジョーとの間において、所定のワークのクランプを可能ならしめるスピンドルと、（ｅ）該スピンドルの一方の端部に取り付けられて、該スピンドルを軸回りに回転せしめることにより、前記可動ジョーを所定位置に移動せしめる電動モータと、（ｆ）該スピンドルを、それに螺合されている前記可動ジョーと共に、その軸方向に所定距離だけ移動可能とする軸方向移動許容機構と、（ｇ）エアシリンダと液圧シリンダとを直列に連結して組み合わせ、該エアシリンダへの圧力エアの供給によるエアピストンの前進にて、該液圧シリンダの液室の加圧を行なうことにより、該液圧シリンダの液圧ピストンの作動部を突出させて、その突出力を前記スピンドルの他方の端部に作用せしめることによって、該スピンドルを、前記可動ジョーと共に、軸方向に移動せしめ、該可動ジョーと前記固定ジョーとの間に挟持されるワークに対して所定の締付け力を作用せしめ得るようにした複合倍力機構と、を備えることを特徴とする自動クランプ型バイスを、その要旨とするものである。

なお、かかる本発明に従う自動クランプ型バイスの好ましい態様の一つによれば、前記電動モータの回転駆動を制御し、前記スピンドルの軸回りの回転によって前記可動ジョーを前進させて、前記固定ジョーとの間において前記ワークが挟持されたときに、該電動モータの作動を自動的に停止せしめる制御装置が、更に設けられており、そして、そこにおいて、前記制御装置は、有利には、前記エアシリンダへの圧力エアの供給を制御し、前記電動モータの作動停止に伴って、該圧力エアを該エアシリンダ内に供給し得る機能を、更に有している。

また、本発明に従う自動クランプ型バイスの好ましい態様の他の一つによれば、前記軸方向移動許容機構が、前記スピンドルの前記一方の端部の外周部に配設されたバネ部材を有し、該バネ部材の付勢力によって、前記可動ジョーが前記固定ジョーから離隔する方向に、前記スピンドルを付勢している。

さらに、本発明においては、有利には、前記複合倍力機構が、前記エアシリンダにおけるシリンダ部の前端部に、前記液圧シリンダにおけるシリンダ部の後端部が取り付けられて、かかる前端部と該液圧シリンダの液圧ピストンとの間に液室が形成され、更に該液室内に該エアシリンダにおけるエアピストンの作動部が突入せしめられるようになっている一方、該液圧シリンダにおけるシリンダ部から、前記液圧ピストンの作動部が突出せしめられて、その突出力が前記スピンドルの他方の端部に作用せしめられるように構成されている。

加えて、本発明に従う自動クランプ型バイスの望ましい態様の別の一つによれば、前記液圧ピストンの作動部の前端部に、頭部が球状凸面形状とされたレストボルトが取り付けられて、該レストボルトの頭部を介して、該液圧ピストンの作動部が、前記スピンドルの他方の端部の端面に当接せしめられるようになっている。

このように、本発明に従う自動クランプ型バイスにあっては、固定ジョーとの間においてワークをクランプする可動ジョーの移動、更にはそれによる締付け作動が、電動モータと、エアシリンダ及び液圧シリンダの直列連結構造とからなる複合倍力機構とにて、実現されるものであるところから、可動ジョーの送り操作や締付け操作が、電動モータの制御や複合倍力機構におけるエアシリンダへの圧力エアの供給制御を行なうことによって、容易に行なわれ得ることとなるのであり、これによって、可動ジョーと固定ジョーによるワークのクランプ操作の自動化が有利に行なわれ得ることとなるのである。

また、可動ジョーを移動せしめるスピンドルを回転させる電動モータは、可動ジョーの送りのみに用いられるものであるところから、締付け力の発生のために、大出力の電動モータが必要とされることがなく、そのために、小型のモータの採用が可能となったことに加えて、締付け操作を行なう複合倍力機構が、エアシリンダへの圧力エアの供給によって作動せしめられ、圧油の供給は必要とされるものではないために、圧力ポンプは勿論、油圧回路の配設も必要がなくなり、以て油漏れによる汚れ等の問題も、全く惹起されることはないのである。

従って、マシニングセンタにおいて、本発明に従う自動クランプ型バイスを用いて、ワークの位置決めと固定の自動化を行なうことに加えて、ワークの搬入搬出の自動化をロボットにて対応し、更に、加工の自動化を端物加工プログラムにて対応するようにすれば、ワーク加工の自動化システムが有利に構築され得ることとなる。

本発明に従う自動クランプ型バイスの代表的な実施形態の一例を示す正面説明図である。図１に示される自動クランプ型バイスの平面説明図である。図２におけるＡ－Ａ断面説明図である。図３におけるＢ－Ｂ断面拡大説明図である。図１に示される自動クランプ型バイスによるワークのクランプ形態の一例を示す、図３に対応する断面説明図である。

以下、本発明の構成を更に具体的に明らかにするために、本発明に従う自動クランプ型バイスの代表的な実施の形態の一例について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１乃至図３には、本発明に従う構造を有する自動クランプ型バイスの一例であるマシンバイス１０が、その正面形態と平面形態と断面形態とにおいて、それぞれ、概略的に示されている。それらの図において、マシンバイス１０は、全体として長手の矩形平面形状を呈するブロック状のバイス本体１２と、かかるバイス本体１２の長手方向に形成される空間内に収容保持されるスピンドル１４と、バイス本体１２の長手方向の一方の端部側に一体的に設けられた位置固定の固定ジョー１６と、スピンドル１４の回転作動によって、固定ジョー１６に対して接近／離隔移動せしめられる可動ジョー１８とを含んで構成されている。

そこにおいて、バイス本体１２の上部部位には、所定の間隔を隔てて、バイス本体１２の長手方向に沿って互いに平行に且つ所定幅で延びる二つの案内レール２０，２０が、一体的に形成されている。また、それら二つの案内レール２０，２０上に跨って載置された状態において、可動ジョー１８が、固定ジョー１６に対して対向配置せしめられて、それら２つの案内レール２０，２０上を、バイス本体１２の長手方向に進退せしめられ得るようになっている。更に、バイス本体１２における２つの案内レール２０，２０の間には、図２乃至図４から明らかな如く、上方に開口する凹溝２２が、バイス本体１２の長手方向に連続して延びるように形成されて、長手方向に延びる空間が形成されていると共に、この凹溝２２内に、スピンドル１４が、その軸回りに回転可能に収容、配置せしめられているのである。なお、固定ジョー１６及び可動ジョー１８には、それらの対向側部位に、ここでは、矩形板状を呈する口金１６ａ，１８ａが、それぞれ、取り付けられており、それら口金１６ａ，１８ａ間において、加工されるべき所定のワークが、クランプされ得るようになっている（図５参照）。

また、図１や図２に示される如く、可動ジョー１８を送り作動させるために、バイス本体１２の固定ジョー１６配設側の端部に、電動モータ２４が配設されている一方、バイス本体１２の可動ジョー１８配置側の端部には、エアシリンダ２６と油圧シリンダ２８とが直列に連結されて組み合わされてなる形態の複合倍力機構３０が配設されて、後述せるように、可動ジョー１８に対して、所定の締付け力を作用せしめ得るようになっているのである。

ところで、固定ジョー１６に対して、接近／離隔移動するように進退せしめられる可動ジョー１８は、先に先行技術文献の１つとして挙げた特公昭６３－４１７１１号公報等にも明らかにされているように、図３に示される如き公知の移動機構において、移動させられ得るようになっているのである。即ち、図３及び図４から明らかな如く、可動ジョー１８は、矩形の平面形状を呈する所定高さのジョー本体３２と、バイス本体１２の凹溝２２内に位置する下部から、２つの案内レール２０，２０の間の間隙より上方に突出する上部を有するねじ部材３４とを有しており、かかるねじ部材３４の、２つの案内レール２０，２０の間隙から上方に向かって所定高さ突出する上部からなる頭部３４ａが、ジョー本体３２の内部に形成された下方に開口する凹所３２ａ内に突入位置せしめられて、可動ジョー１８の前進方向に上傾する傾斜壁と半球状スラスト部を介して、ジョー本体３２とねじ部材３４とが組み付けられている。

具体的には、図３から明らかな如く、可動ジョー１８の前進方向（固定ジョー１６に接近移動する方向）において、ジョー本体３２の凹所３２ａの内面と、ねじ部材３４の頭部３４ａとの対向面が、それぞれ、それらの進行方向に向かって上傾する傾斜面を形成する傾斜壁にて構成されているのである。そして、それら対向する傾斜壁の一方（ここでは、頭部３４ａ側の傾斜壁）に、半球形状において突出する半球状スラスト部３６が、一体的に形成されている一方、他方の傾斜壁（ここでは、ジョー本体３２の凹所３２ａ側の傾斜壁）には、半球状スラスト部３６の半球形状に対応して凹陥した半球状の座面３８が、形成されている。従って、それら半球状の座面３８に半球状スラスト部３６が収容されるようにして、ジョー本体３２とねじ部材３４が組み付けられることによって、それらの取り付けが行なわれるようになっているのである。なお、ねじ部材３４の頭部３４ａは、その背後から、ジョー本体３２の凹所３２ａ内に螺入せしめられる止めねじ４０の当接により作用せしめられる押圧力によって、半球状スラスト部３６が、半球状の座面３８にしっかりと当接せしめられて、固定されるようになっている。

また、かくの如く、ジョー本体３２とねじ部材３４とを組み付けて、可動ジョー１８を構成してなる状態下において、バイス本体１２の凹溝２２内に位置するねじ部材３４の下部をバイス本体１２の長手方向に貫通するねじ孔３４ｂに対して、スピンドル１４の外周面に設けられたねじ部が螺合せしめられて、取り付けられるようになっている。そして、そのような状態下において、スピンドル１４が軸回りに回転せしめられることにより、可動ジョー１８が、固定ジョー１６に対して接近／離隔移動せしめられて、それら固定ジョー１６と可動ジョー１８との間において、目的とするワークのクランプが行なわれ得ることとなるのである。

すなわち、スピンドル１４を、その軸回りに回転せしめることによって、ねじ部材３４を前進させて、可動ジョー１８が固定ジョー１６に対して接近移動するようにすると、ねじ部材３４に設けられた半球状スラスト部３６が、ジョー本体３２の凹所３２ａの内面傾斜壁に形成された半球状の座面３８に嵌合されているところから、ねじ部材３４の前進による押圧力は、ジョー本体３２、更には可動ジョー１８の前進方向への力（分力）として作用せしめられると共に、下方向となる鉛直下方の押圧力（分力）としても、作用せしめられることとなるのである。そして、これによって、固定ジョー１６と可動ジョー１８との間でワークをクランプした状態下において、可動ジョー１８の浮き上がりが、効果的に防止され得ることとなる。

さらに、可動ジョー１８におけるジョー本体３２に対する下方向への押圧力（分力）の反力として、ねじ部材３４には、上方向への力が作用することとなるのであるが、図４に示される如く、バイス本体１２に設けられた凹溝２２の上部開口部の両側部の下面に、換言すれば、凹溝２２の上側開口部を規定する案内レール２０，２０の下面に、ねじ部材３４の両側部に設けられた段付面３４ｃが当接し、前記上方への力の大きさに応じて、それら二本の案内レール２０，２０とねじ部材３４との間に、所定の当接力が、惹起されることとなる。このため、そのような当接力によって、ねじ部材３４は、バイス本体１２に対して固定され、以て、スピンドル１４のバイス本体１２に対する位置固定が、有効に行なわれ得るようになっている。

そして、本発明にあっては、かくの如き構造のマシンバイス１０において、ワークの位置決めと固定の自動化に対応すべく、可動ジョー１８の送り作動を、スピンドル１４の一方の端部に取り付けられた電動モータ２４にて行なう一方、可動ジョー１８によるワークの締付け作動を、スピンドル１４の他方の端部側に設けられた、エアシリンダ２６と油圧シリンダ２８との直列連結構造からなる複合倍力機構３０にて、行なうように構成されているのである。

具体的には、図３に明らかにされているように、スピンドル１４は、その長手方向における一方の端部が、バイス本体１２の凹溝２２の長手方向における一方の開口部を閉塞するようにバイス本体１２に固設された支持プレート４２を貫通して、自由回転可能な形態において支持されてなる状態下において、配設されており、そしてそのスピンドル１４の端部に対して、ここでは、電動モータ２４の回転軸が直接に連結せしめられている。そして、この電動モータ２４の回転作動によって、スピンドル１４が回転せしめられることにより、ねじ部材３４を介して、ジョー本体３２が前進／後退移動せしめられ得て、可動ジョー１８として、固定ジョー１６に対して接近若しくは離隔移動させられ得るようになっている。

なお、ここで、電動モータ２４としては、回転制御機能や電流制御機能を有するサーボモータやステッピングモータ等が好適に用いられ得、例えば、そのようなモータの回転制御機能を利用する場合にあっては、モータの回転数を制御して、スピンドル１４の回転を規定することによって、可動ジョー１８の移動量が設定され得ることとなるところから、加工されるべきワークの大きさに応じて、バイスの口開き寸法（固定ジョー１６と可動ジョー１８との間隙の大きさ）を任意に決定することが可能となるのである。また、電流制御機能は、モータにかかる負荷により変化する電流値を検出して、一定の負荷がかかると、モータを停止させるようにした機能であって、この機能を用いて、電動モータ２４に対して、ワークをクランプすべく、バイス閉めの作動指令をすると、スピンドル１４の回転によって、可動ジョー１８が前進して、所定のワークが固定ジョー１６との間において挟まれた状態（ワークに可動ジョー１８の口金１８ａが当接した状態）において、モータにかかる負荷が増大することにより、電動モータ２４の作動が停止されることとなる一方、バイス開きの作動指令をすることにより、ワークをクランプした状態から、可動ジョー１８を後退せしめて、予め設定されたバイスの口開き寸法の最大位置で停止するように、電動モータ２４が制御されるようになる。

このように、電動モータ２４は、固定ジョー１６との間において、目的とするワークを挟み、ワークに当接するようになるまで、可動ジョー１８を移動せしめるものであって、ワークに大きな締付け力が作用するようになるまで作動せしめられるものではないところから、単に可動ジョー１８の送りに必要な出力があれば、充分となるものであって、それ故に、極めて小型のモータの使用でよいこととなる。

また、ワークに対して所定の締付け力を作用せしめるべく、複合倍力機構３０が、スピンドル１４の他端側に位置するように、可動ジョー１８が配置されるバイス本体１２の他方の端部に対して、配設されている。具体的には、バイス本体１２の端部に対して、複合倍力機構３０を構成する油圧シリンダ２８とエアシリンダ２６とが順次取り付けられて、それらが直列に連結されてなる形態において、配設されているのである。

そして、そこにおいて、エアシリンダ２６は、そのシリンダ部２６ａ内の空気室４４内に、供給口２６ｂを通じて、外部から、圧力エアとしての圧縮空気が供給されることによって、エアピストン４６を前進させ、その作動部４６ａが油圧シリンダ２８の油室４８内に突入せしめられるようになっている。なお、エアピストン４６は、空気室４４内の圧力を受けて、シリンダ部２６ａの内周面を摺動する大径部と、シリンダ部２６ａから突出せしめられる円柱状の作動部４６ａからなる小径部とを有し、それら大径部と小径部との比によって、油圧シリンダ２８において所定の大きさの倍力が形成されるようになっている。

さらに、油圧シリンダ２８は、そのシリンダ部２８ａの後方開口部（図３における左側開口部）が、エアシリンダ２６のシリンダ部２６ａにて閉塞されるように連結されていることにより、内部に所定のオイルが充填されてなる油室４８が形成されている。そして、この油室４８内に生じる油圧によって移動せしめられる油圧ピストン５０の作動部５０ａが、油圧シリンダ２８のシリンダ部２８ａから突出せしめられて、スピンドル１４の端部に当接されるようになっている。即ち、ここでは、油圧ピストン５０の先端部に螺着せしめられたレストボルト５２の頭部の球状凸面において、スピンドル１４の端面に当接せしめられており、これによって、油圧ピストン５０の押圧力がスピンドル１４に対して効果的に伝達されるようになるのである。

なお、油圧シリンダ２８における油室４８には、油圧ピストン５０の先端部を貫通して設けられた注油口５４を通じて、所定量のオイルが注入されるようになっており、これにより、所定の油室が形成されるようになっている一方、かかる注油口５４は、ボール５６と止めねじ５８とによってシールされて、油室４８内に大きな油圧が発生せしめられても、油漏れが惹起されないようになっている。また、油圧ピストン５０のフランジ部をエアシリンダ２６側に付勢するコイルスプリング６０が、シリンダ部２８ａと油圧ピストン５０のフランジ部との間に配設されている。

また、スピンドル１４が、上述せる複合倍力機構３０の作動によって、可動ジョー１８（ジョー本体３２＋ねじ部材３４）と共に、図３において右方に所定距離移動せしめられ得るように、スピンドル１４の電動モータ２４取付け側の端部の外周面にコイルスプリング６２を外挿してなる構造の付勢手段が、配設されている。即ち、かかるコイルスプリング６２は、支持プレート４２とスピンドル１４の段付き部（ワッシャ６４）との間に配設されて、スピンドル１４を、図３において左方に付勢している。これによって、スピンドル１４を、可動ジョー１８と共に、その軸方向に所定距離だけ移動可能とする軸方向移動許容機構が、構成されているのである。

このような構成の複合倍力機構３０において、固定ジョー１６と可動ジョー１８との間に挟持されたワークを更にしっかりと固定せしめてクランプすべく、可動ジョー１８に所定の締付け力を発生するに際しては、エアシリンダ２６の空気室４４内に、圧縮空気が供給口２６ｂを通じて導入されることにより、エアピストン４６を前進、即ち油圧シリンダ２８側に移動させて、その作動部４６ａの先端部が油圧シリンダ２８の油室４８内に更に深く突入せしめられるようにする。これにより、かかる油室４８内は、空気室４４よりも増圧されて、その増圧された圧力が、油圧シリンダ２８の油圧ピストン５０を前進作動せしめ、そしてこの油圧ピストン５０の作動部の突出作用が、レストボルト５２を介して、スピンドル１４に伝達せしめられ、以てスピンドル１４が、可動ジョー１８と共に、図３において右方に所定量移動せしめられることにより、固定ジョー１６との間に挟持されたワークに対して、所定の締付け力が作用せしめられ得ることとなる。

例えば、かかる複合倍力機構３０における圧縮空気の供給圧と出力の関係の一例を示すならば、圧縮空気の圧力：０．７ＭＰａ、エアピストン４６の大径部：８０ｍｍ、エアピストン４６の小径部：２５ｍｍ、油圧ピストン５０の径：８０ｍｍとした場合において、出力は、０．７×（４０×４０×３．１４）×（４０×４０）／（１２．５×１２．５）／１０００＝３６．０ｋＮとなり、大きな出力が得られることとなる。

そして、かくの如き構成のマシンバイス１０を用いて、加工されるべき所定のワークのクランプを行なうに際しては、例えば、図５に示される如く、制御装置７０によって、電動モータ２４と複合倍力機構３０の作動が制御されて、ワーク６８の位置決めと固定の自動化が図られ得ることとなるのである。即ち、制御装置７０によって、電動モータ２４の作動が回転制御又は電流制御されて、ワーク６８が固定ジョー１６と可動ジョー１８との間に挟まれた形態において、電動モータ２４が停止され、これによって、ワーク６８が、所定位置に位置決めされることとなる。次いで、圧縮空気源７２からエアシリンダ２６の供給口２６ｂに至る圧縮空気回路上に設けられた切換バルブ７４が、制御装置７０によって切換え制御されて、圧縮空気源７２からの所定圧力の圧縮空気（圧力エア）が、エアシリンダ２６の空気室４４内に供給されることにより、エアピストン４６は、その作動部４６ａが前進せしめられて、油圧シリンダ２８の油室４８内に更に突入せしめられて、かかる油室４８が加圧される。これにより、油圧シリンダ２８における油圧ピストン５０を前進させて、その作動部５０ａを、図５において、右方に突出させ、そしてレストボルト５２を介して、その突出力をスピンドル１４の端面に作用せしめることにより、コイルスプリング６２の付勢力に抗して、スピンドル１４が可動ジョー１８と共に、図５において右方に移動せしめられるようになることにより、ワーク６８には、可動ジョー１８から所定の締付け力が作用せしめられることとなるのである。なお、ここで、油圧ピストン５０の作動部５０ａの突出量は、エアシリンダ２６や油圧シリンダ２８の構造等により適宜に選択されることとなるが、一般に１ｍｍ～１０ｍｍ程度とされることとなる。

また、マシンバイス１０にクランプされたワーク６８に対して、所定の加工が終了した後、固定ジョー１６と可動ジョー１８によるクランプを解除して、それらの間からワーク６８を取り外す場合にあっては、制御装置７０からの指令によって、切換バルブ７４を切り換えて、エアシリンダ２６の空気室４４から圧縮空気を放出せしめることにより、油圧シリンダ２８における油室４８に対する加圧作用は解除されることとなるところから、電動モータ２４側のスピンドル１４端部に設けたコイルスプリング６２の付勢作用や、油圧シリンダ２８内に配設されたコイルスプリング６０の付勢作用によって、油圧ピストン５０やエアピストン４６は、元の位置に戻り、以て、スピンドル１４に対して作用せしめられた締付け力が解除されて、固定ジョー１６と可動ジョー１８との間から、加工済のワーク６８が取り外されることとなるのである。なお、固定ジョー１６と可動ジョー１８との間の口開きが更に大きくする必要がある場合にあっては、制御装置７０にて電動モータ２４が逆回転するように制御され、それによって、可動ジョー１８は、固定ジョー１６に対して大きく離隔せしめられることとなる。

かくして、上述の如き構造のマシンバイス１０を用いることにより、ワーク６８の位置決めと固定が自動的に行ない得ることとなるのであって、これにより、ワークの搬入搬出の自動化と加工の自動化を組み合わせることにより、マシニングセンタにおける加工の自動化が有利に実現され得ることとなるのである。また、上述の如き構造のマシンバイス１０にあっては、複合倍力機構３０が、それを構成するエアシリンダ２６への圧縮空気の供給のみによって、大きな出力を得ることが出来、以て、有効な締付け力を惹起せしめ得るのであり、更に、油圧シリンダ２８への圧油の供給回路や油圧ポンプも必要ではないところから、コンパクトな形態において、スピンドル１４に有効な締付け力を有利に作用せしめることが可能となるのである。

以上、本発明の代表的な実施形態の一つについて詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

例えば、上記した実施形態においては、可動ジョー１８が、ジョー本体３２とねじ部材３４とを組み合わせて構成されていたが、それらジョー本体３２とねじ部材３４とを一体化してなる構造を採用することも可能である。

また、スピンドル１４と電動モータ２４との接続においても、それらを、例示の如く、直接に接続せしめる場合の他、ギア等の公知の部材乃至は機構を介して、接続せしめるようにすることも可能であることは、言うまでもないところである。

さらに、例示の実施形態においては、スピンドル１４を、可動ジョー１８と共に、軸方向に所定距離だけ移動可能とする軸方向移動許容機構として、コイルスプリング６２が、スピンドル１４と支持プレート４２との間に配設されているが、そのようなコイルスプリング６２は、皿ばねの如き他のばね部材に置換することも可能であり、更には、他の公知の軸方向移動許容機構を採用することも可能である。

なお、そのような軸方向移動許容機構にて移動せしめられるスピンドル１４の軸方向の移動量としては、一般に、複合倍力機構３０における油圧シリンダ２８の油圧ピストン５０の出力ストローク以上となるように設定され、一般に１ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上の長さにおいて、スピンドル１４が軸方向に移動せしめられるように構成されることとなる。また、そのようなスピンドル１４の軸方向への移動量の上限としては、バイスの大きさ等に応じて適宜に設定されるところであるが、一般に１０ｍｍ程度、好ましくは８ｍｍ程度が、採用されることとなる。

また、複合倍力機構３０におけるエアシリンダ２６のエアピストン４６の大径部や小径部の径としては、エアピストン４６の作動部４６ａが、油圧シリンダ２８における油室４８内への突入によって惹起せしめられる出力（油圧）の大きさに応じて、適宜に選定されることとなる。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。

１０マシンバイス１２バイス本体１４スピンドル１６固定ジョー１８可動ジョー２０案内レール２２凹溝２４電動モータ２６エアシリンダ２８油圧シリンダ３０複合倍力機構３２ジョー本体３４ねじ部材３６半球状スラスト部４４空気室４６エアピストン４６エアピストン５０油圧ピストン５２レストボルト６２コイルスプリング７０制御装置

Claims

長手の矩形形状を呈し、その長手の方向に互いに平行に延びる２本の案内レールを有すると共に、それら２本の案内レールの間の間隙を通じて開口する内部凹所を備えたバイス本体と；かかるバイス本体の長手方向における一方の端部側に位置固定に設けられた固定ジョーと；該バイス本体の前記２本の案内レール上を該バイス本体の長手方向に移動せしめられる一方、該２本の案内レール間の間隙から前記内部凹所内に入り込む部位に、該バイス本体の長手方向に貫通するネジ孔が設けられてなる可動ジョーと；前記バイス本体の内部凹所内に軸回りに回転可能に収容されて、該可動ジョーのネジ孔に螺合せしめられ、軸回りの回転によって、該可動ジョーを前記固定ジョーに対して接近／離隔移動せしめ、それら可動ジョーと固定ジョーとの間において、所定のワークのクランプを可能ならしめるスピンドルと；該スピンドルの一方の端部に取り付けられて、該スピンドルを軸回りに回転せしめることにより、前記可動ジョーを所定位置に移動せしめる電動モータと；該スピンドルを、それに螺合されている前記可動ジョーと共に、その軸方向に所定距離だけ移動可能とする軸方向移動許容機構と；エアシリンダと液圧シリンダとを直列に連結して組み合わせ、該エアシリンダへの圧力エアの供給によるエアピストンの前進にて、該液圧シリンダの液室の加圧を行なうことにより、該液圧シリンダの液圧ピストンの作動部を突出させて、その突出力を前記スピンドルの他方の端部に作用せしめることによって、該スピンドルを、前記可動ジョーと共に、軸方向に移動せしめ、該可動ジョーと前記固定ジョーとの間に挟持されるワークに対して所定の締付け力を作用せしめ得るようにした複合倍力機構とを備えると共に、
前記軸方向移動許容機構が、前記スピンドルの前記一方の端部の外周部に配設されたバネ部材を有し、該バネ部材の付勢力によって、前記可動ジョーが前記固定ジョーから離隔する方向に、前記スピンドルを付勢していることを特徴とする自動クランプ型バイス。
前記複合倍力機構が、前記エアシリンダにおけるシリンダ部の前端部に、前記液圧シリンダにおけるシリンダ部の後端部が取り付けられて、かかる前端部と該液圧シリンダの液圧ピストンとの間に液室が形成され、更に該液室内に該エアシリンダにおけるエアピストンの作動部が突入せしめられるようになっている一方、該液圧シリンダにおけるシリンダ部から、前記液圧ピストンの作動部が突出せしめられて、その突出力が前記スピンドルの他方の端部に作用せしめられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動クランプ型バイス。
前記液圧ピストンの作動部の前端部に、頭部が球状凸面形状とされたレストボルトが取り付けられて、該レストボルトの頭部を介して、該液圧ピストンの作動部が、前記スピンドルの他方の端部の端面に当接せしめられるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の自動クランプ型バイス。
長手の矩形形状を呈し、その長手の方向に互いに平行に延びる２本の案内レールを有すると共に、それら２本の案内レールの間の間隙を通じて開口する内部凹所を備えたバイス本体と；かかるバイス本体の長手方向における一方の端部側に位置固定に設けられた固定ジョーと；該バイス本体の前記２本の案内レール上を該バイス本体の長手方向に移動せしめられる一方、該２本の案内レール間の間隙から前記内部凹所内に入り込む部位に、該バイス本体の長手方向に貫通するネジ孔が設けられてなる可動ジョーと；前記バイス本体の内部凹所内に軸回りに回転可能に収容されて、該可動ジョーのネジ孔に螺合せしめられ、軸回りの回転によって、該可動ジョーを前記固定ジョーに対して接近／離隔移動せしめ、それら可動ジョーと固定ジョーとの間において、所定のワークのクランプを可能ならしめるスピンドルと；該スピンドルの一方の端部に取り付けられて、該スピンドルを軸回りに回転せしめることにより、前記可動ジョーを所定位置に移動せしめる電動モータと；該スピンドルを、それに螺合されている前記可動ジョーと共に、その軸方向に所定距離だけ移動可能とする軸方向移動許容機構と；エアシリンダと液圧シリンダとを直列に連結して組み合わせ、該エアシリンダへの圧力エアの供給によるエアピストンの前進にて、該液圧シリンダの液室の加圧を行なうことにより、該液圧シリンダの液圧ピストンの作動部を突出させて、その突出力を前記スピンドルの他方の端部に作用せしめることによって、該スピンドルを、前記可動ジョーと共に、軸方向に移動せしめ、該可動ジョーと前記固定ジョーとの間に挟持されるワークに対して所定の締付け力を作用せしめ得るようにした複合倍力機構とを備えると共に、
前記複合倍力機構が、前記エアシリンダにおけるシリンダ部の前端部に、前記液圧シリンダにおけるシリンダ部の後端部が取り付けられて、かかる前端部と該液圧シリンダの液圧ピストンとの間に液室が形成され、更に該液室内に該エアシリンダにおけるエアピストンの作動部が突入せしめられるようになっている一方、該液圧シリンダにおけるシリンダ部から、前記液圧ピストンの作動部が突出せしめられて、その突出力が前記スピンドルの他方の端部に作用せしめられるように構成されていることを特徴とする自動クランプ型バイス。
前記液圧ピストンの作動部の前端部に、頭部が球状凸面形状とされたレストボルトが取り付けられて、該レストボルトの頭部を介して、該液圧ピストンの作動部が、前記スピンドルの他方の端部の端面に当接せしめられるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の自動クランプ型バイス。
前記電動モータの回転駆動を制御し、前記スピンドルの軸回りの回転によって前記可動ジョーを前進させて、前記固定ジョーとの間において前記ワークが挟持されたときに、該電動モータの作動を自動的に停止せしめる制御装置が、更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の自動クランプ型バイス。
前記制御装置が、前記エアシリンダへの圧力エアの供給を制御し、前記電動モータの作動停止に伴って、該圧力エアを該エアシリンダ内に供給し得るようになっていることを特徴とする請求項６に記載の自動クランプ型バイス。