JP2004518550A - 工作機械の基台上に、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置 - Google Patents

Abstract

工作機械の基台上に、被加工物又はその架台を取外し可能に取付ける取付装置であって、被加工物を加工するための工作機械に連結することができる取付板２と、前記架台又は被加工物を前記取付板上に取外し可能に保持することができるようにした締付ピン３と、この締付ピンを既に被加工物を装着する端縁板５と、液圧又は空気圧で駆動される１個のピストン１１と、１個のボールスリーブ１５と複数のボール１６とからなり、これらのものがこのピストン１１によって駆動され、少なくとも１個のバネが取付板と端縁板の間に起きる締付力に抗して配置される。取付板２は締付ピン３に作用する中心領域２１を備え、この締付ピンと協働する中心領域が単一材料から形成され、環状の円板になって取付板上に載置される。

Description

【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、工作機械の基台上に、被加工物又はその架台を取外し可能に取付ける取付装置であって、被加工物を加工するための工作機械に連結することができる取付板と、前記架台又は被加工物を前記取付板上に取外し可能に保持することができるようにした締付ピンと、この締付ピンを既に被加工物を装着した取付板に対して締付ける締付力を発揮させるための少なくとも１個のバネと、この締付力に対して液圧又は空気圧で駆動される１個のピストンと、このピストンによって駆動される１個のボールスリーブとからなり、これらのものが締付ピンに作用してバネの締付力に抗して締付ピンを解除することができるように配置されているものに関する。
【０００２】
〔従来の技術〕
例えば、ダイカストや射出成形機の鋳型のような被加工物の機械加工は、正確な寸法設定が求められる。従来は、数度の機械加工処理段階を経た被加工品でも、鋳型の寸法は千分の数ミリメーターの誤差許容範囲を逸脱している。近代的な工作機械は、コンピュータ制御のお陰で、上記誤差範囲内の精密な加工ができるようになっている。しかしながら、被加工物の正確な機械加工は、コンピュータ制御のためのｘ、ｙ、ｚ方位軸の原点を規定し、再生する機能が要求される。被加工物の方位の正確さは、その大部分を、被加工物を種々の機械加工処理中、基台上に支持し、基台から取外し可能にする締付装置の方位の正確さに依存している。
【０００３】
欧州特許第９２２５２９−Ａ１明細書（先行技術文献１）は、取外し可能式のその架台システムの、一般的な連結部分の構成を開示している。このシステムは基本的に、互いに取外し可能のカップリング要素からなり、第１カップリング要素は架台の位置決め板内に配置され、第２カップリング要素が弾性によって中心位置に寄り、第１カップリング要素に対して接合するように配置される。液圧又は空気圧により駆動される円盤型のピストンと、バネ及びボルトが締付力を生成するために配置され、このボルトの一側には、第２カップリング要素に係合する玉のトラックが形成されている。センタリングのために、第１カップリング要素は、カップリング軸周りの円周上に伸びて第２カップリング要素と係合する少なくとも３個のバネ要素を備える。
【０００４】
〔先行技術文献１〕
欧州特許第９２２５２９−Ａ１明細書
【０００５】
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来技術を元にして、より少ない部品で、より小型で被加工物の確実な締付と取外しを可能にした取付装置を得ることが、この出願の目的である。
【０００６】
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、次のような装置によって達成される。すなわち、工作機械の基台上に、被加工物又はその架台を取外し可能に取付ける取付装置であって、被加工物を加工するための工作機械に連結することができる取付板と、前記架台又は被加工物を前記取付板上に取外し可能に保持することができるようにした締付ピンと、この締付ピンを既に被加工物を装着した取付板に対して締付ける締付力を発揮させるための少なくとも１個のバネと、この締付力に対して液圧又は空気圧で駆動される１個のピストンと、このピストンによって駆動される１個のボールスリーブとからなり、これらのものが締付ピンに作用してバネの締付力に抗して締付ピンを解除することができるように配置され、そしてこの締付ピンと協働する中心領域が単一材料から形成され、環状の円板になって取付板上に載置されている。
【０００７】
この発明の好ましい実施態様は、特許請求の範囲の項の従属項に展開されている。
【０００８】
この発明の締付ピンと、ピン又は架台に連結されている被加工物は、垂直方向にはバックラッシュと関係なく、位置決め及び心出しをすることができるという作用効果がある。この作用効果は、中心領域において、取付板と締付ピンとが心出しのために相互作用する締付面を備え、相互に平行移動し、夫々が装置の内部で、円錐台の側面を形成するようにされていることで、達成される。
【０００９】
この発明はまた、比較的重い被加工物を比較的省力で、取付板上に取外し可能に、極めて正確に取付けることができるという作用効果を有する。この作用効果は、解放状態で、取付板の中央領域でのテーパー状になった締付面が、装置のＺ軸に関して、締付ピンのテーパーになった締付面よりも、ミクロン単位の精密さで被加工物により近接して配置されることによる。架台装置がこれにより、より小型に形成されることが可能になる。
【００１０】
この発明はまた、締付面から種々の汚染物質を、容易且つ極めて効率的に除去しクリアーに保つことができる作用効果がある。この作用効果は、解放状態で、夫々のテーパー状の締付面が相互作用して、清掃又はフラッシング剤が通過できる環状の通路が形成されることによって達成される。
【００１１】
この発明はまた、装置が完全に、被加工物の存在を確認することができるという作用効果を有する。この作用効果は、取付板に、互いに異なる設計の少なくとも２個のＺ軸方向作業領域が設けられ、それらがフラッシング又は清掃媒体のための開口を備えており、締付操作の間に、フラッシング又は清掃媒体の通過によってこの作業領域が清掃され、このＺ軸方向作業領域に隣接した被加工物の存在がチェックされることにより達成される。
【００１２】
この発明はまた、締付ピンの締付力が最小限の出力で済むようにし、ピストンから締付ピンへの締付力が、より効率的に伝達されるようにされているという作用効果を有する。この作用効果は、ピストンと締付ピンとの間の複数のボールをラジアル方向に動かすことによって、ピストンと締付ピン上に操作側面を形成し、これらの操作側面が締付方向軸Ｚに対して異なる角度の傾斜面を形成し、少なくとも３対１の減少率を達成して、締付ピンが取付板上に機械的に係止され、この締付ピンと取付板とは、取外しによってのみ分離されるという構成によって、達成される。
【００１３】
〔発明の実施態様〕
この発明の典型的な実施例は、以下に図面を参照しながら、説明される。
被加工物又はその袈台を取外し可能に取付ける取付装置１の見取り図を図１に示す。装置１において、頂上から底部に向けて、取付板２、締付ピン３とその上にこの締付ピン３を被加工物またはその架台（図示せず）に取外し可能に取付けるようにしたネジ４と、基板５が図１に開示されている。装置１は工作機械、例えばコンピュータ制御精密平削盤の上部又は内部に取付けられ、既に述べた通り被加工物又はそれを載置した架台を繰り返し固着させる。装置１は基本的に円形で、図示のＺ軸に対して左右対象に構成されている。取付板２は被加工物又はその架台を定められた位置に載置し、切削工具による加工に供するために用いられる。
【００１４】
取付板２の頂上面６は被加工物をＺ軸面上に正確に位置決めする作用をし、その末端に一連のＺ軸方向載置面７、８を、頂上面６から上の位置に配置する。最初にＺ軸方向載置面７についてみると、一連の環状体７は「Ｚ軸島」７とも呼ばれ、１つの円環上に複数配置されているのが看取される。もう一つのＺ軸方向載置面８は、装置１のＺ軸と同心の円環状に形成される。載置面７，８の正確な位置及び配置は、これに載置する被加工物の対応面の位置決めをすることになる。基台５は第一には取付板２に接合されて取付装置１を形成し、第２に装置１に液圧又は空気圧媒体を連結して、操作及び清掃に供する役割をする。
【００１５】
さらに、第１開口１０が取付板２の端縁部面９に形成されているのが見られる。
この開口１０は取付板内に供給通路２０を穿孔するために必要であったが、その後は再び閉じられている。被加工物を取付ける間、フラッシング又は清掃媒体を装置のあらゆる面に吹付けることが、被加工物の正確な位置決めに必要である。
この吹付けにより、工作機械の全切削工程中、被加工物は挟雑物に邪魔されてＸ−Ｙ−Ｚ軸の原点位置を変動するようなことがなく、確実に同じ位置に固定されている。
【００１６】
図１と同様の装置が、図２に示される。さらに、ピストン１１の部分が基板５の中心領域に観察される。ピストン１１は装置１内で、空気圧又は液圧によりＺ軸方向に上下動するように配置されている。また、図１及び図２に示すように、複数の孔１２が開けられ、これらにネジ等を挿通させ、装置１を工作機械の主要部分、例えばテーブル又はマシン・ベッドに固着させる。ピストン１１の駆動のために空気圧又は液圧媒体を供給するための開口１３と、さらにフラッシング又は清掃媒体、例えば６気圧未満の圧力空気フラッシングをＺ軸島７に送るための開口１４とが基板５の下側面に設けられているのが看取される。
【００１７】
図１及び２に示す装置の縦断面を図３に示す。図３の断面は、第１の供給用開口１３の中心軸線に沿って切断された状態を示す。さらに、一連のボール１６を備えるボールスリーブ１５が装置内に装着されるとともに、円盤状バネ１８を収納する貯蔵所１７が装置内に形成されているのが、図３の断面に看取される。多数のシールが、空気圧又は液圧媒体を封止するため、及びフラッシング又は清掃媒体から装置を封止するために、装置１内に配置される。これらのシールは図３には明示されていないが、このようなシールを収納することができる、多数の独立したレセプタクル１９が、図３に明示されている。
【００１８】
装置１の別の縦断面の、部分拡大図を図４に示す。図４の断面は図３の断面に対し直角の位置で切断された状態を示す。フラッシング又は清掃媒体を装置の中心領域に供給するための通路２０が、図４に示されている。図３及び特に拡大された図４において、取付板２が円盤状に形成された中心領域２１を備えることが看取される。この中心領域２１は、装置１のＺ軸廻りの３６０度をカバーしている。またこの中心領域２１は取付板２から半径方向内側に伸びて、締付ピン３の領域２２と整合するように設計されている。
【００１９】
中心領域２１を比較的薄い円盤状にし、且つ取付板２の他の部分と一体的に形成したので、この中心領域２１とその自由端部の締付面２３は、締付ピン３が所定位置に据付けられた時、自由端部の締付面２３がＺ軸に沿って下方向に動くことができるよう、弾性を有している。この中心領域２１の自由端部の締付面２３は、それに接合している締付ピン３の部分２２の締付面２４と、完全円周面で接合作用する。
【００２０】
中心領域２１の第１締付面２３と、締付ピン３の第２締付面２４は、精密加工技法により円錐面に成形加工され、正確に整合するようになっている。中心領域２１の円錐面と締付ピンの円錐面の円錐角度は同一であり、このことは中心領域２１の自由端の締付面２３と、締付ピン３の締付面２４は、締付ピン３の断面で見て、並行に走っている。締付面２３、２４は円錐台の側面と同様に形成され、この円錐面の頂点は、装置１の内側に来るようになっている。この実施例では、第１締付面２３が第２締付面２４より、数ミクロン、即ち１ミリメーターの百分の１未満の単位で、装置１のＺ軸により接近して配置されていることを、銘記しなければならない。
【００２１】
中心領域２１と締付ピン３の、このような補完的な設計は、次のような作用効果を奏する。すなわち、締付ピン３による締付の間、半径方向に作用する力、「プレストレス」が取付板２の中心領域に発生し、この力は締付ピン３の全周面に、いわば出来るだけ均等に作用する。締付ピン３が持ち上げられると、１つの通路、円環状の間隙が締付ピンと取付板との間にでき、この間隙は締付ピンが降下する内に再び閉じられる。この間、フラッシング媒体が、この間隙を比較的高速で通過する。このようにフラッシング又は清掃媒体の流れのための断面が、最小限度確保される。この結果、清掃の効果は最大限に高められる。このフラッシング媒体の作用効果は、締付ピン３と取付板２とが互いに接合した時、不要に大きな断面が形成される時はない、ということによって減じられることはない。締付操作工程が完了する間に、フラッシング媒体を含む空気は、上記円環状間隙を通って外部へ抜けて行くことができる。フラッシング媒体を含む空気は又、Ｚ軸島７にも供給される。
【００２２】
Ｚ軸島７の領域に空気を供給するようにした開口３０とフラッシング媒体を含む空気を種々のＺ軸島の全てに配給するための環状通路３１が、図５に開示される。Ｚ軸島７も環状中心領域のＺ軸方向載置面８と同様に清掃され、載置する被加工物のより正確な位置決めに貢献する。基板５を取付板２に固着させるためのネジ３８の一つが、図５に開示されている。図５では、ボールスリーブ１５を開いて見せるために、締付ピン３の記載が省略されている。ピストン１１は、通気孔となりフラッシング又は清掃媒体とともに内部の不純物を排除するための中心孔部分３９を備える。
【００２３】
締付ピン３は装置１内で取外し可能に装着され、その円周面上の数点で支持される。作動状態では、被加工物が所定位置に締着される時に、貯蔵された円盤状バネ１８は、ピストン１１に対して下方向に働く。装置内では、ピストン１１は、締付ピン３に対向する円周内面上に位置制御のための側面２６、２７を備え、これらがボールスリーブ１５内のボール１６に当接する。ボールスリーブ１５は、複数のボール１６を締付ピン３の周りの円周上に配列させるように取付ける。ボール１６の領域では、締付ピン３は、同様に正確に成形された位置制御のための側面２８を備える。これらの側面は、ボール１６に対する位置制御のための側面２６、２７、２８として作用するよう、それぞれ異なる角度を保ち、締付ピン３が装置１内で解放後所定位置に締着された時に、この締付力がある一定の減少率、例えば３対１の割合で伝達されるように構成される。この構成は、ピストン１１の締付力が比較的低い値であっても、締付ピンは比較的高い締付力で被加工物を支持することができる。このように締付状態で締付ピンに作用する力は、ピン３と取付板２との取外しによってのみ外れるほど極めて高い。
【００２４】
この発明の、典型的な第２実施例を、図６，７及び８に示す。この実施例では、弾性領域は取付板にではなく、締付ピン側に設けられている。ここで、締付ピン２４′は、取付板の対向面の内径より数ミクロン程度大きな外径を有するように成形されている。第１実施例と同一の作用をする部品は、同一の符号を付けてある。図７のボールスリーブ１５′は図３のボールスリーブ１５と比較して、より単純な構成になっている。図３のピストン１１と比較して、ピストン１１′と３１とは、２個１組になっている。
【００２５】
図９には、第２実施例の締付ピン３′が、取付板２′から外された状態で図示されている。この図では、締付面２４′をもつ締付リング４０が締付ピン３′上に形成されているのが看取される。この締付リング４０は、締付ピン３′の他の部分に比べてより弾性の高い材料で形成され、バネ効果を発揮する。
【００２６】
ここで提案されたバックラッシュの無い締付システムは、特に工作機械の被加工物を、例えば高速精密ミリング機械のように被加工物に、高い加工力である程度の振動力を加えて加工処理するものにおいて、繰り返し且つ正確に締付け支持するために用いられる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による、被加工物又はその袈台を取外し可能に取付ける取付装置の見取り図である。
【図２】図１の装置を他の側から見た見取り図である。
【図３】図１の装置の縦断面図である。
【図４】図３の断面に対し直角の位置で切断された、図１の装置の部分拡大断面図である。
【図５】図１の装置の、別の部分拡大断面図である。
【図６】この発明の他の実施例による、被加工物又はその袈台を取外し可能に取付ける取付装置の見取り図である。
【図７】図６の装置を他の側から見た見取り図である。
【図８】図６の装置の縦断面図である。
【図９】図６の装置の締付ピンを更に拡大し、その縦断面を示した図である。

Claims (6)

1. 工作機械の基台上に、被加工物又はその架台を取外し可能に取付ける取付装置であって、被加工物を加工するための工作機械に連結することができる取付板２と、前記架台又は被加工物を前記取付板上に取外し可能に保持することができるようにした締付ピン３と、この締付ピン３を既に被加工物を装着した取付板に対して締付ける締付力を発揮させるための少なくとも１個のバネ１９と、この締付力に対して液圧又は空気圧で駆動される１個のピストン１１と、このピストンによって駆動される、多数のボール１６を持つ１個のボールスリーブ１５とからなり、これらのものが締付ピン３に作用してバネの締付力に抗して締付ピンを解除することができるように配置されているものにおいて、１つの中心領域２１が締付ピン３と接触するようにし、且つ取付板２上に、一体的に、円盤状に形成されたことを特徴とする取付装置。
2. 請求項１に示す、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置において、中心領域２１内において取付板２と、心出しのために相互作用する締付面２３、２４を持つ締付ピン３とが相互に平行移動し、夫々が装置の内部で、円錐台の側面を形成するようにされていることを特徴とする取付装置。
3. 請求項１又は２に示す、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置において、解放状態で、取付板２の中央領域２１でのテーパー状になった締付面２３が、装置のＺ軸に関して、締付ピン３のテーパーになった締付面２４よりも、ミクロン単位の精密さで被加工物により近接して配置されることを特徴とする取付装置。
4. 請求項１乃至３の内１項に示す、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置において、解放状態で、テーパー状になった締付面２３、２４が相互作用して、清掃又はフラッシング媒体のための円環状通路を形成することを特徴とする取付装置。
5. 請求項１乃至４の内１項に示す、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置において、ボール１６をピストン１１と締付ピン３との間で、半径方向に移動させるために、位置制御のための側面２６、２７、２８がピストンと締付ピン上に形成され、これら位置制御のための側面２６、２７、２８は、それぞれ異なる角度を保ち、締付ピン３が装置１内で解放後所定位置に締着された時に、この締付力がある一定の減少率、少なくとも３対１の割合で伝達されるように構成され、ピストン１１の締付力が比較的低い値であっても、締付ピンは比較的高い締付力で被加工物を支持することができ、このように締付状態で締付ピンに作用する力は、ピン３と取付板２との取外しによってのみ外れることを特徴とする取付装置。
6. 請求項１乃至５の内１項に示す、被加工物を取外し可能に取付ける取付装置において、取付板２は夫々形状の異なる少なくとも２個のＺ軸方向載置面７、８と、その間にフラッシング又は清掃媒体の流れのための１つの通路とを備え、これらＺ軸方向載置面は締付作業の間、フラッシング又は清掃媒体によって清掃されるとともに、この媒体の流れを見ることによって、装置のＺ軸方向載置面に隣接する被加工物の存在を確認するようにした、取付装置。