JP2000507167A - 特にワークのための保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ハウジング(2)に配置され,圧縮部材(20)の軸方向動作によって半径方向に移動できる解放可能なロックとして作用するクランプ要素(18)を有する保持装置。上記ハウジング(2)内に延在する圧縮部材(20)は、第１と第２の圧力手段によって軸方向に駆動可能であり、第２の圧力手段が上記圧縮部材に第１の圧力手段と逆方向に作用する。上記ハウジング(2)内に、部分ごとに軸方向に動くことができ，かつこのハウジングに固定された膜(7)によって分離されるとともに、軸方向に順次配置された２つの室(8,9)が形成される。上記圧縮部材(20)が上記膜(7)に連結され、上記室の少なくとも一方(9)が、圧力媒体源に接続可能になっている。これにより、保持装置は、本質的に簡素化される。

Description

【発明の詳細な説明】 特にワークのための保持装置 本発明は、ハウジングに設けられ、圧縮部材の軸方向動作により半径方向に動 きうるクランプ要素を有する保持装置に関し、ハウジング内に延在する上記圧縮 部材は、第１および第２の圧力媒体によって軸方向に駆動され、第２の圧力媒体 は、第１の圧力媒体に対抗するように圧縮部材に作用する。 欧州特許公開公報EP-A-0255 042号には、例えば放電加工機などの工作機械に 取付可能なチャックの形態の保持装置が開示されており、この保持装置によって ワークまたは工具が保持されることができる。保持のために、工具に連結できる 引張ボルトがチャックの開口内に嵌合し、引張ボルトは、チャック内で圧縮ばね の作用下でボールロック機構によって保持され、圧縮ばねに対抗する圧縮空気に よって解放されうる。 欧州特許公開公報EP-A-0614725号で公知の保持装置では、タップが保持される べきワークから突出し、このタップは、保持装置のハウジング内に配置されたボ ールロックによって掴まれうる。ボールロックは、圧縮部材に働く圧縮ばねの作 用下でタップを掴み、ワークを解放するために、圧縮部材は、圧縮ばねに対抗し て働く圧縮空気を供給される。 本発明は、冒頭で述べた保持装置を本質的に簡素化するという課題を基礎にし ている。そのため、本発明によれば、ハウジング内に、部分ごとに軸方向に移動 でき，ハウジングに固定される膜で分離されて軸方向に順次配置された２つの室 が形成され、圧縮部材が上記膜に連結され、上記室の少なくとも１つが圧力源に 連通しうるようになっている。これによって、保持装置は、全体として本質的に より平らに製作されることができ、製作費も非常に低減する。さらに、圧縮部材 の第１または第２の圧力媒体に対する応答時間が、非常に短いので、本発明の保 持装置によるワークの締付けと解放は、非常に急速かつ強力に行なわれる。 上記膜は、目的に適って例えばゴムなどの柔軟な合成樹脂製の板またはリング からなる。さらに、ハウジング内の圧縮部材を、目的に適ってハウジング内に入 れられた管片内で軸方向に案内することが推奨される。上記圧縮部材は、円筒状 のピストンから構成することができ、このピストンの自由端には、クランプ要素 が当接する円錐面が形成されている。上記ピストンの基部に、上記室略全体を半 径方向に塞ぐ板を装着するのが有利であり、その際、ハウジングに挟み込まれた 膜は、上記板の縁に固定される。上記室の底面と板の下面の間には、圧縮手段と して皿ばねを装着することができる。 本発明は、補助ピストンや更なるピストンを適用することで解放圧力を本質的 に高めうるように特に好都合に発展させることができる。なるほど、ワークは、 本発明の保持装置によって非常に高い圧力で保持されることができるが、上記高 められた解放圧力は、固着などを生じることなく、急速で問題のないワークの解 放をもたらす。 以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 図１は、板を保持するために放電加工機に固定することができるチャックの縦 断面図である。 図２は、上記チャックの更なる実施の形態の縦断面図である。 図３は、上記チャックの第３の実施の形態の縦断面図である。 図４は、上記チャックの第４の実施の形態の縦断面図である。 図５は、本発明の更なる実施の形態の縦断面図である。 図１に全体を番号１で示したチャックは、中心軸が番号５で示された例えば工 具鋼からなるハウジング２を有する。円筒形または矩形のハウジングブロック２ の上面３には、溝または図示しないタップの形態の全体を番号４で示す基準要素 が形成され、この基準要素は、図示しないパレットの下面の対抗基準要素と協働 して、このパレットをハウジング２に対して正確かつ再現性良く直交座標系にお いて位置決めするようになっており、上記直交座標系は、そのＸＹ平面が上面３ と平行であり、そのＺ軸が中心線５に一致する。この種の基準要素と対抗基準要 素は、それ自体は文献EP-A-0255042で公知であるので、ここでは詳しく図示した り、説明したりしない。 ハウジングブロック２は、上面３と反対側の面が板６によって閉じられている 。ハウジングブロック２の中空の内部空間は、軸方向,つまり中心線５の方向に 動くことができ、ハウジングブロック２の側壁に固定された膜７によって、前室 ８と後室９に分割されている。後室９は、ハウジングブロック２の外部に導く貫 通 穴１０を有し、後室９は、上記貫通穴および適切な制御手段を介して図示しない 空気圧源に接続されることができる。 これに対応して、前室８からハウジングブロック２の側壁を通る更なる貫通穴 １１が、ハウジングブロック２の外部へ通じていて、前室８は、貫通穴１１およ び適切な制御手段を介して空気圧源に接続されることができる。 ハウジングブロック２の上面３を形成する鏡板１２を貫く中心線５に関して対 称な貫通穴には、壁の厚い管片１９が嵌め込まれており、この管片は、半径方向 に突出する内側の環状フランジ１５によって、鏡板１２の内面に係合する。管片 １９は、上面３から基準要素４を越えて外部へ部分１６だけ突出し、この部分内 に、周方向に等間隔を隔てて半径方向穴が設けられている。これらの穴の１つを 番号１７で示している。これら各半径方向穴１７には、例えば半径方向穴１７内 のボール１８のようなボールが、半径方向に移動でき、かつ、どのボール１８も 属する半径方向穴から外方へ抜け落ちないように夫々収容されている。 貫通穴内の管片１９は、その他の点では、管片１９から半径方向に突出するノ ーズ１３を、上記貫通穴の内壁に設けられた短い縦スリット１３aに入れること によって、回転不可能、かつ圧縮ばね３２,３４の作用に抗して軸方向に制限さ れて移動できるように保持されている。 ピストン２０は、管片１９の中心穴内に移動可能に案内され、管片１９の環状 溝に装着された環状パッキン１４によって、前室８に対して封止されている。ピ ストン２０の拡大した頭部は、上記中心穴の半径方向拡大部に存在して、外周部 に外方へ広がる円錐２４が形成されている。各ボール１８は、図１に示されるよ うに円錐２４に当接し、その結果、ピストン２０が前室８内で内方へ移動すると 、ボール１８が半径方向外方へ押しやられ、ピストン２０が外方へ移動すると、 ボール１８がその半径方向穴１７内で半径方向内方へ移動させられるようになっ ている。かくて、半径方向穴１７をもつ管片１９、ボール１８およびピストン２ ０が、ボールロック機構を構成する。 ピストン軸２６の内端は、膜７の上面に連結されていて、ピストン軸２６に挿 入されたスリーブ２８が、膜７の中心穴を通って延びている。スリーブ２８は、 板６の中心に固定された直立するフィンガ３０を取り囲んでいて、その結果、ピ ストン２０は、中心線５の方向への軸方向移動の際に、管片１９の中心穴のみな らずフィンガ３０によっても案内される ピストン軸２６の内端部の周りには、 周方向に等間隔を隔てた幾つかの既述の圧縮ばね３２,３４が配置され、各圧縮 ばねは、膜７の上面と環状フランジ１５の下面に当接する。 前室８と後室９に等しい空気圧が供給されると、圧縮ばね３２,３４は、膜７ をこれに固定されたピストン２０と一緒に内方へ引き、その結果、ボール１８が 半径方向外方へ押しやられる。チャック１に連結されるべき板が、例えばボール １８の外接円の直径に略相当する内径の穴を有すれば、チャックは、上述の圧力 関係において最適の保持位置に存在して、ボール１８は、例えば上記穴に形成さ れた円錐面に密接することによって既述のパレットを保持する。 チャック、つまりパレットを解放するために、後室９には、既述の空気圧源か らの圧縮空気が供給され、圧縮ばね３２,３４の保持力に打ち勝って膜７の中央 部とピストン２０を外方へ押し、その結果、ボール１８は半径方向内方へ退避す ることができる。 チャック１の保持力は、ピストン２０の保持力を圧縮ばね３２,３４によって 発生される保持力を超えて高めるような圧縮空気を、前室８に供給することによ って高められる。 本発明の図２に示す第２の実施の態様は、前述の実施の形態と基本的に次の点 が異なる。即ち、膜７は、幾つかの圧縮ばね132,134を介して鏡板112に支持され た押しピストン107で置き換えられ、この押しピストンに、ピストン軸126の中心 部がボルト127によって固定されている。押しピストン107は、全体を100で示す チャックのハウジングブロック102の外殻121の内壁に沿って軸方向に移動でき、 前室108を後室109に対して区切っている。圧縮ばね132,134は、鏡板112に当接し ているので、ボール118を越えて内方へ動くパレットの作用下で、管片119がハウ ジングブロック102内へ後退するのを防止するためには、前室108に常に所定の空 気圧がなければならない。他方、管片119がハウジングブロック102内に後退する のを防止するために、管片119片の外側部分116に半径方向に突出する環状リムを 設けることは、勿論、本発明の範囲内にある。その他の点では、前室108に存在 する空気圧は、圧縮ばね132,134により発揮される保持力を助ける働きをする。 解放のために、前述の実施の形態におけると同様、後室109に十分な空気圧が 供給され、その結果、押しピストン107が、ピストン120と一緒に外方へ動かされ 、ボール118が半径方向内側へ向かって退避するのを可能にする。 図３に示された本発明の第３の実施の形態では、保持力は、押しピストン207 の有効面積が、この押しピストン207の背後に同心に配置され,かつ中間板242を 貫通するタップ224を介して連結される補助ピストン240の有効面積だけ拡大され ている。圧縮ばねは232,234、一端が鏡板212に当接し、他端が押しピストン207 に当接する。その他の点では、補助ピストン240は、板６と置換されたハウジン グ202のバルジ246内に、中間板242の下面と補助ピストン240の上面の間に中間室 248を形成するように収容され、この中間室は、圧縮空気流路250を介して前室20 8に連通している。 後室209は、更なる圧縮空気流路252を介して補助室254に連通し、この補助室 は、補助ピストン240の下面とバルジ246の閉鎖板256の間に延在する。 後室209と圧縮空気流路252は、圧縮空気接続部210を介して、前室208は、圧縮 空気接続部211を介して、共に図示しない制御装置を経て空気圧源に接続される 。 保持力の上昇は、前室208に圧縮空気が供給される際、中間室248に同じ圧縮空 気が供給され、その結果、補助ピストン240が、タップ224を介して連結される押 しピストン207を更に内方へ動かし、この両ピストンの動力がボルト260を介して 直接ピストン220に伝達される。 解放のためには、解放力が、後室209内で押しピストン207に作用する空気圧に よってまず与えられるが、この空気圧は、押しピストン207と連動する補助ピス トン240が補助室254内の圧力により圧縮空気流路250を閉鎖して初めて上昇する 。 図４に示される本発明の更なる実施の形態では、ハウジングブロック302は、 その鏡板312に対してバルジ346の分だけ軸方向に延ばされ、このバルジ内に、ハ ウジングブロック302の中心線305と直交する方向に移動できるピストン340が配 置されている。このピストン340は、拡大された頭部341が穴344内で移動でき、 この穴の長手方向は、中心線305と直交する。頭部341の端面の前方にある上記穴 344の部分は、媒体流路310を介してハウジングブロック302の外部に連通する。 ピストン340の頭部341と反対側の細径の端部は、上記穴344に続く盲穴350内で中 心線305と直交する方向に、詳しくは、盲穴350の終端に当接する比較的弱い圧縮 ばね352に抗して移動できる。 媒体流路310から媒体側流路354が分岐しており、この媒体側流路は、穴344の 長手方向と平行に延在し,かつピストン340の後端部の後方で盲穴350に合流して いる。かくて、ピストン340は、図４に示された前方の始動位置に位置する。盲 穴350は、その盲端の近傍から分岐して、更なる媒体流路356を介して後室309に 接続される。 ハウジングブロック302の内部は、押しピストン307によって、圧縮空気接続部 311を介して空気圧源に接続される前室308と既述の後室309とに再び区分され、 押しピストン307は、鏡板312に当接する幾つかの圧縮ばね332,334の作用に抗し てハウジングブロック302の外殻の内壁に沿って軸方向に移動できる。押しピス トン307は、中心線305に関して対称に配置され，この中心線の方向に移動できる ピストン320にボルト360によって強固に連結される。 その他の点では、図４に示す本発明の実施の形態の更なる詳細は、図２に関連 して述べた本発明の特徴に対応する。 ボールロック317,318の締付圧力は、一方では圧縮ばね332,334によって、他方 では前室308に供給される圧縮空気によって生ぜしめられる。ボールロックを閉 じる際、押しピストン307は、図４に示された下死点に位置し、下死点では、ボ ルト360の頭部が、ハウジングブロック302の内部空間を(媒体流路356まで)閉鎖 する中間板342板に当接する。 ボールロック317,318を解放つまり開くために、媒体流路310を介して圧縮空気 が供給され、この圧縮空気の初期圧は、媒体流路354,350,356を経て押しピスト ン307の下面に作用して、この押しピストンを圧縮ばね332,334の作用に抗して軸 方向に持ち上げる。上記解放圧力は、ピストン340が頭部341の端面前方の圧力に よって、穴344および盲穴350内で図４中で左側に動かされ、これにより媒体側流 路354が閉鎖されることによって上昇せしめられる。これによって、細径端部348 のより小さい有効面積によって高められた全開放圧力が、ピストン340に作用し て、その結果、押しピストン307に高められた解放圧力が作用する。この解放圧 力は、ボールロック317,318に生じる何らかの固着を確実に解放するような大き さである。 圧縮ばね352は、媒体流路に導入される圧力が減少した後に、ピストン340を媒 体側流路354を閉じる位置から再び図４に示す始動位置に戻すためだけに役立つ 。 第２の圧力媒体として、上述の圧縮空気に代えて例えば油や水や他のガスなど の流体を用いることは、勿論、本発明の範疇にある。 さらに、膜７および押しピストン107,207,307の軸方向に移動可能な部分の軸 方向にとられた行程は、１〜３mmでしかないので、ハウジングブロックは非常に 平らに維持されることができ、いずれにしても軸方向に僅かな高さを持ちさえす ればよいということを強調しておく。 最後に、図５は本発明の更なる実施の形態を示しており、この実施の形態では 、ハウジング402は、基本的に円筒形の空間408,409を取り囲んでいる。この空間 408,409は、円筒形の管片419が強固に装着される軸方向の中心穴を有する。管片 419は、ハウジング402の上面403を越えて突出し、自由端に周方向に等間隔を隔 てた半径方向穴417を有し、各半径方向穴には、ボールロック機構のボール418が 収容されている。管片419片の中心穴には、ピストン420が軸方向に気密かつ移動 可能に配置され、上記ピストンは、自由端に半径方向内方へ段になったくさび面 421,422を有する。ボールロックのボール418は、上記くさび面421面に当接して いる。空間408,409空間内に突出する円筒形のピストン420の基部には、板状の板 440が固定され、この板は、空間408,409内を半径方向に延びて塞いでいる。環状 のゴム膜407は、その外周437に沿ってハウジング402に固定され、その内側縁427 は、板440の外周に固定されている。上記空間は、ゴム膜407によって前室408と 後室409に区分される。軸方向に広がったスプリングワッシャ450は、その外端部 を後室409の底部424の当接させて、その内端部で板440の下面を付勢している。 前室408に合流する図示しない第１の圧力媒体流路を介して、前室408は、外部 の圧力媒体源から圧力を供給される。さらに、後室409に連通する図示しない更 なる圧力媒体流路は、外部の圧力媒体源から409に圧力媒体を供給することがで きる。 ピストン420の中心線は、同時にＺ軸の方向でもある。 図５の左側部分は、スプリングワッシャ450の作用によつて持ち上げられた位 置にある板440とゴム膜の内側縁427を示しており、ボール418は、この位置でピ ストン420によって半径方向外方へ例えばパレットなどのワークを保持する位置 に押しやられる。図５の左側部分は、ピストン420の下降位置を示しており、こ の下降位置は、前室408へ圧力媒体をスプリングワッシャ450の作用に抗して供給 することで達せられ、ボールロックのボール418が半径方向内方へ移動して、保 持装置からワークを解放することを可能にする。板440が室の底部424に当接した とき、ピストン行程は下死点に達することが判る。ピストン行程の上死点は、ボ ール418に限られた半径方向移動のみを許容するワークによって決定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジングに配置され,圧縮部材(20,120,220,320)の軸方向動作によって半 径方向に移動できる解放可能なロックとして作用するクランプ要素 (18,118,218,318)を有する保持装置であって、上記ハウジング内に延在する圧縮 部材が、第１および第２の圧力手段によって軸方向に駆動され、第２の圧力手段 が上記圧縮部材に第１の圧力手段と逆に作用するような保持装置において、 上記ハウジング(2,102,202,302)内に、部分ごとに軸方向に動くことができ,か つこのハウジングに固定された膜(7)によって分離されるとともに、軸方向に順 次配置された２つの室(8,108,208,308;9,109,209,309)が形成され、上記圧縮部 材が上記膜に連結され、上記室の少なくとも一方(9,109,209,309)が、圧力媒体 源に接続可能であることを特徴とする保持装置。 ２．請求項１に記載の保持装置において、上記第１の圧力手段は、前室(8)に配 置され,上記膜に作用する幾つかの圧縮ばね(32,34)を含むことを特徴とする保持 装置。 ３．請求項１または２に記載の保持装置において、上記第１の圧力手段は、上記 前室(8)に存在する圧力媒体を含み、上記前室(8)は、圧力媒体源に接続可能であ ることを特徴とする保持装置。 ４．請求項１乃至３のいずれか１つに記載の保持装置において、上記圧縮部材は 、目的に適った円筒形のピストン(20,120,220,320,420)であり、このピストンの 軸(26,426)は、上記膜(7,407)に連結され、上記ピストンの頭部(24,424)は、上 記クランプ要素(18,418)が当接する円錐面を有することを特徴とする保持装置。 ５．請求項１乃至４のいずれか１つに記載の保持装置において、上記クランプ要 素は、周方向に等間隔を隔てて配置された幾つかのボール(18,418)であることを 特徴とする保持装置。 ６．請求項１乃至５のいずれか１つに記載の保持装置において、上記圧縮部材， 特にその頭部(24)および上記クランプ要素(18)が、上記(2)の端壁 (12,112,212,312)を越えて軸方向に突出することを特徴とする保持装置。 ７．請求項１乃至６のいずれか１つに記載の保持装置において、上記圧縮部材(2 0,420)は、管片(19,419)に軸方向に案内され、この管片は、上記ハウジング (2,402)を越えて突出し,かつ上記ハウジング内に固定されるとともに、自由端の 近傍に上記クランプ(18,418)を収容することを特徴とする保持装置。 ８．請求項１乃至７のいずれか１つに記載の保持装置において、上記圧縮ばね(3 2,34)は、管片(19)に当接し、この管片は、鏡板(12)の中心穴に保持され、かつ 上記クランプ(18)を収容する幾つかの半径方向穴(17)を有することを特徴とする 保持装置。 ９．請求項１乃至８のいずれか１つに記載の保持装置において、上記ピストン(4 20)の基部に、板状の板(440)が装着され、この板は、上記室(408,409)を半径方 向に殆ど完全に塞ぎ、上記ハウジング(402)に固定された環状の上記膜(407)は、 上記板(440)の外周縁に固定されていることを特徴とする保持装置。 １０．請求項９に記載の保持装置において、軸方向に広げられたスプリングワッ シャ(450)が、上記板(440)の下面および室の底面(430)に当接していることを特 徴とする保持装置。 １１．請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の保持装置において、上記膜は、 例えばゴムなどの柔軟な合成樹脂からなることを特徴とする保持装置。 １２．請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の保持装置において、上記膜(7) は、上記ハウジング(102,202,302)内を軸方向に動きうる押しピストン(107,207, 307)によって置換されていることを特徴とする保持装置。 １３．請求項１２に記載の保持装置において、上記ハウジング(102,202,302)の 鏡板(112,212,312)と上記押しピストン(107,207,307)の間に幾つかの圧縮ばね(1 32,134;232,234;332,334)が配置されていることを特徴とする保持装置。 １４．請求項１または１３に記載の保持装置において、上記押しピストンは、上 記ピストン(120,220,320)の軸(126)にボルト(127,260,360)によって連結されて いることを特徴とする保持装置。 １５．請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載の保持装置において、上記押し ピストン(207,307)の軸方向背後に圧力上昇のための補助ピストン(240,340)が配 置され、この補助ピストンの前面と背面に夫々圧力室(248,254;350,344)が配置 されていることを特徴とする保持装置。 １６．請求項１２乃至１５のいずれか１つに記載の保持装置において、上記補助 ピストン(240)は、上記押しピストン(207)に強固に連結されていることを特徴と する保持装置。 １７．請求項１６に記載の保持装置において、上記前室(208)は、上記補助ピス トン(240)の端面前方の締付圧力を高める補助室(248)に、媒体流路(250)を介し て連通することを特徴とする保持装置。 １８．請求項１２乃至１７のいずれか１つに記載の保持装置において、上記後室 (209)は、補助流路(252)を介して上記補助ピストン(240)の背面に形成された更 なる補助室(254)に連通することを特徴とする保持装置。 １９．請求項１２乃至１８のいずれか１つに記載の保持装置において、上記補助 ピストンは、上記ハウジング(302)の中心線(305)に直交して動きうるピストン(3 40)であり、このピストンの細径軸(348)は、媒体流路(350,356)を経て上記後室( 309)に連通し、上記ピストンの拡大された頭部は、更なる媒体流路(354)を経て 上記保持装置が開いている間に上記後室(309)に一時的に連通することを特徴と する保持装置。