JP2009269166A - クランプヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】チャック躯幹体(２)中のピストン室(３)内に配置されるにより締付解除ピストン(５)により駆動されて、コレットチャック(９)の開閉を行う締付駆動ヘッド(４)と、バネ受入れ凹陥部(６)中に配置される締付バネ(７)とからなるクランプヘッドにおいて、つかみ及び締付のための操作をより簡単なものとし、つかみ及び締付の確実性及び信頼性を向上させる。
【解決手段】閉じ止め蓋ヘッド(１７)と、締付駆動ヘッド(４)またはこれに接続する構成部材との間には、バネ(１５)が備えられる。閉じ止め蓋ヘッド(１７)は、分割型コレットチャック(９)が締付を解除した位置・姿勢にあるときに、複数のコレットジョー(１０)について、先端箇所にて互いに径方向に離間された開放の位置・姿勢を保つように、保持する
【選択図】図１

Description

本発明は、クランプヘッドに関する。特には、パレットをつかんで保持するためのものに関する。

クランプヘッドが、チャック躯幹体と、チャック躯幹体中のピストン室に配置される締付解除ピストンと、締付解除ピストンにより駆動される締付駆動ヘッドと、チャック躯幹体中のバネ受入れ凹陥部に配置される少なくとも一つの締付バネと、チャック躯幹体中の工具受入れ凹陥部に配置され、締付駆動ヘッドによって駆動される分割型コレットチャックとからなる。分割型コレットチャックは、少なくとも２つのコレットジョーからなるものであり、典型的には、ジョー部材（爪）としての複数のコレットジョーが、リング状のバネ部材などによりまとめられたものである。

このような種類のクランプヘッドは、実用化されて実施されることにより知られており、特には、パレットをクランプするのに用いられている。こうしたパレットクランプを用いる場合、パレットをつかんで保持すべく、パレットの下面に複数のシャンク・ピンが設けられており、各シャンク・ピンが、それぞれ分割型コレットチャックに差し込まれる。すなわち、分割型コレットチャックをなす複数のコレットジョーの間に差し込まれる。この差込のためには、分割型コレットチャックが、締付解除ピストンによって開放の位置・姿勢にて保持される必要がある。そのため、ピストン室中に圧力を印加することで、締付解除ピストンには、所要の程度の押圧力を加えることが必要となる。シャンク・ピンが各コレットジョーの間へ差し込まれた際には、締付解除のための圧力印加を終了させることによって、つかみ保持及び締付の動作を、積極的に、すなわち、能動的に引き起こす必要がある。このような操作により、締付解除ピストン及び締付駆動ヘッドの位置をシフトさせ、このようにして分割型コレットチャックを閉じるのである。

国際公開WO2006/103041 国際公開WO2004/012902 特開2004-050368

本発明の課題は、冒頭で述べたようなクランプヘッドにおいて、つかみ及び締付のための操作をより簡単なものとし、つかみ及び締付の確実性及び信頼性を向上させることにある。

上記課題は、冒頭で述べたようなクランプヘッドにおいて、以下により解決される。チャック躯幹体中に、締付駆動ヘッドを受け入れて案内するための案内受入部が、チャック躯幹体に共軸に配置され、この案内受入部中に、閉じ止め蓋が、軸方向への位置シフトが可能なように備え付けられている。この閉じ止め蓋は、締付駆動ヘッドに直接または間接に支持されたバネの力を受けている。また、閉じ止め蓋が閉じ止め蓋ヘッドを備える。この閉じ止め蓋ヘッドは、分割型コレットチャックが締付を解除した位置・姿勢にあるとき、複数のコレットジョーについて、互いに離間されて開放された位置・姿勢にて、動かないように保持する。

このような本発明によるクランプヘッドの構成により、以下の利点が得られる。クランプヘッドの閉じ止め蓋としての閉じ止め蓋ヘッドにより、コレットジョーは、シャンク・ピンを差し込むために開いた状態に保たれる。そのため、締付解除ピストンによる押し付けまたは引張りを行う必要がない。実際上、締付解除ピストンは、締付を解除する際にだけ必要となる。したがって、機械を停止した状態で、クランプヘッドによるつかみ・締付を終了させる際にだけ、締付解除ピストンへの圧力印加が必要となる。なお、クランプヘッドは、一般に、工作機械の作動スピンドル、または、ワークなどを搭載したパレットのシャンク・ピンをつかみ込んで、解除可能な接続を行う。上記のとおりであるので、作動中には、回転する構成部材へ圧力媒体を送り込む必要がない。そのため、圧力媒体を封止するための構成を省くことができる。

本発明のクランプヘッドを示す軸方向断面図である。上半部は、開放された位置・姿勢に保持された状態、下半部は、パレットのシャンク・ピンをつかみ込んだ締付の位置・姿勢に保持された状態を示す。 本発明のクランプヘッドを示す図１と同様の軸方向断面図である。上半部は、シャンク・ピンを取り外す前の開放の位置・姿勢にある状態、下半部は、シャンク・ピンを差し込む途中の位置・姿勢にある状態を示す。 本発明のクランプヘッドを先端面の側から見た正面図である。 クランプヘッドの斜視図である。 ４つのクランプヘッドによりパレットを保持する状態を示す斜視図である。

次のようであると好ましいことが知られた。閉じ止め蓋ヘッドが、工具とは逆の側、すなわち後方の側に、中空ロッドを備え、この中空ロッド中に、上記のバネが配置される。図示の例で、閉じ止め蓋ヘッドの後方の側の部分が中空ロッドをなす。このような中空ロッドを備えるならば、上記のバネを通じて、ある構成部材から閉じ止め蓋が支持されるようにするにあたり、シンプルな方式でもって、上記のバネを、当該構成部材に突き当てることができる。また、分割型コレットチャックの作動及び機能に支障を来たすことがなく、シャンク・ピン、シャンクまたは作動スピンドルの取り付けを妨げたることもない。

また、閉じ止め蓋ヘッドが、円筒として構成され、その外周面にコレットジョーのための摺動面を備えるならば好ましいことが知られた。このようであると、シャンク・ピン、シャンクまたは作動スピンドルを差し込む際に、複数のコレットジョーについて、閉じ止め蓋ヘッドの円筒状の外周面、及び、シャンク・ピンまたシャンクのリング状膨出部に沿って、摺動させることができる。この摺動は、複数のコレットジョーが、シャンク・ピン、シャンクまたは作動スピンドルのリング状膨出部をつかみ込むまで、シンプルな方式で行うことができる。

汚れの侵入を防止するためには、工具受入れ凹陥部における工具の側、すなわち前方の先端側にシールリングが備えられる。シールリングの中央の開口は、締付が解除された位置・姿勢にあるとき、閉じ止め蓋ヘッドによって塞がれる。この閉じ止め蓋ヘッドは、工具の側の面、すなわちクランプヘッドの先端側（前方）の面が、工具のシャンクまたはパレットのシャンク・ピンなどに突き当てられる突き当て面をなす。このようにシールリングを備えるならば、クリーニングや吹き込みなどに用いられるような圧縮空気を導入し、その動的な圧力を評価することにより、締付及びつかみの位置・姿勢についての情報を得ることができる。そして、この情報を機械のコントロール部にて用いることができる。

原理上、上記のバネについて、閉じ止め蓋と、締付駆動ヘッドまたは締付解除ピストンとの間に配置することができる。上記バネが締付解除ピストンのピストンフランジから支持されているならば、利用可能な構造上の寸法、すなわち、上記バネを配置することのできる軸方向寸法を、より大きくとることができる。

チャック躯幹体における先端側（前方）の部分は、外面形状が、テーパー状となっている。シャンク・ピンまたはシャンクなどを囲む箇所に、チャック躯幹体の外面形状に対応するテーパー面を設けて置くならば、コレットジョーの間にシャンク・ピンまたはシャンクなどを差し込む際に、締付及びつかみの動作を行うと同時にセンタリングが行われるようにすることができる。

以下に、本発明を図面に示した実施例によって詳細に説明する。図面には、一つのチャック躯幹体２を備える一つのクランプヘッド１が示されている。このチャック躯幹体２内のピストン室３には、締付駆動ヘッド４を駆動させるための締付解除ピストン５が配置されている。図示の実施例によると、チャック躯幹体２中のバネ受入れ凹陥部６には、締付解除ピストン５に作用する締付バネ７が配置されている。また、チャック躯幹体２内の工具受入れ凹陥部８には、一つの締付駆動ヘッド４を通じて駆動可能な分割型コレットチャック９、すなわち、複数の断面円弧状の部材（セグメント）からなるコレットチャックが配置されている。このコレットチャック９は、セグメントとしての、少なくとも２つのコレットジョー１０を備える。締付駆動ヘッド４は、ここでは詳細に説明しない一般的な形式のテーパー状の切替作動面１１を有している。テーパー状の切替作動面１１は、複数のコレットジョー１０のそれぞれにおける、一方の軸方向端部に作用する。この作用により、コレットジョーの位置・姿勢について、コレットジョー１０の他方の端部を半径方向外側へとシフトさせた開放の位置・姿勢と、つかみ及び締付の位置・姿勢との間でシフトさせる。また、締付駆動ヘッド４、コレットジョー１０、チャック躯幹体２及び工具（のシャンクまたはパレットのシャンク・ピン）における互いに突き当てられる面同士が、中心軸１２に対して適当な傾斜角で傾斜していることにより、締付力が高められている。締付駆動ヘッド４における、チャック躯幹体２の軸１２に対して共軸に配置された案内受入部１３には、閉じ止め蓋（ふた）部１４が、軸方向にシフト可能に取り付けられる。閉じ止め蓋１４は、締付駆動ヘッド４から直接または間接に支持されたバネ１５の力により、押し付けのための荷重を受けている。図示の実施例では、バネ１５が、締付解除ピストン５のピストンフランジ１６から支持されている。この締付解除ピストン５は、締付駆動ヘッド４に接続されている。閉じ止め蓋１４が閉じ止め蓋ヘッド１７を備える。図示の例において、閉じ止め蓋１４は、閉じ止め蓋ヘッド１７として設けられているが、閉じ止め蓋ヘッド１７以外に、凹陥部の開口を閉塞するための追加的な部分や部材を備えるのであっても良い。閉じ止め蓋ヘッド１７は、円筒形または円柱形であり、その周面に、複数のコレットジョー１０が滑り動く摺動面１８を備える。閉じ止め蓋ヘッド１７の軸方向先端面には、工具に突き当てられる突き当て面１９を備える。分割型コレットチャック９が締付解除の位置・姿勢にある際、複数のコレットジョー１０は、閉じ止め蓋ヘッド１７の摺動面１８に突き当たることにより、振れ動きが阻止されている。そのため、シンプルな方式で、工具受入れ凹陥部８に、工具を差し込むことができる。特には、パレット２１のシャンク・ピン（draw-in bolt）２０を差し込むことができる。シャンク・ピン２０は、図５に示すように、パレット２１の下面に複数が備えられ、通常、パレット２１と一体に設けられている。シャンク・ピン２０などを差し込む際、閉じ止め蓋１４は、軸方向後方（図１〜２の左方、クランプヘッドの根元側）へとシフトする。このシフトにより、複数のコレットジョー１０は、閉じ止め蓋１４の摺動面１８、及び、シャンク・ピン２０のリング状膨出部２２に沿って、摺動する。この摺動は、複数のコレットジョー１０が、シャンク・ピン２０のリング状膨出部２２をつかみ込むことができるようになるまで行われる。バネ受入れ凹陥部６中に配置された締付バネ７のバネ作用により、締付解除ピストン５が、軸方向後方へと位置をシフトし、これに伴い、締付駆動ヘッド４も軸方向後方へと位置をシフトする。そのため、フルに締付力が印加される。ここで、次の点に留意すべきである。締付作用は、シャンク・ピン２０を差し込んで行くに伴って自然に解き放たれて作動し始めるのであり、締付解除ピストン５による押圧力の印加は、工具ないしはシャンク・ピン２０に対する締付を解除すべきときにのみ必要となる。これに対し、従来技術では、コレットジョー１０について、分割型コレットチャック９が締付解除の位置・姿勢にある開放状態としておくためにも、解除ピストン５による圧力印加が必要になる。

図面から知られるように、工具受入れ凹陥部８における工具の側の縁（図１〜２における右端）には、シールリング２３が備えられる。閉じ止め蓋１４の前方（図１〜２の右方）の面が、工具のシャンクまたはシャンク・ピン２０に突き当てられる突き当て面１９であり、図１の上半部に示すように、シールリング２３の中央の開口部２４は、締付が解除された位置・姿勢にあるとき、閉じ止め蓋１４によって完全に閉じられる。また、このように閉じられた際、図示の例で、閉じ止め蓋１４の外面をなす突き当て面２４が、シールリング２３の外面と連続した平面ないしは膨出面をなす。一方、図１〜２に示すように、チャック躯幹体２そのものの外面形状が、パレットないし工具の側（先端部ないし前方部）にて、テーパー面をなしている。パレットにおけるシャンク・ピン２０をその外周側から囲む箇所、ないしは工具におけるシャンクをその外周側から囲む箇所には、チャック躯幹体２の先端部分の外面のテーパー面２Ａに一致・嵌合するテーパー面２１Ａを設けておく。すると、クランプヘッド１をパレットないし工具に取り付ける際に、図１の下半図、及び図２の上半図に示すようにテーパー面２Ａ,２１Ａ同士が当接することで、クランプヘッド１と、シャンク・ピン２０ないしはシャンクなどとの間のセンタリングが、自動的に行われる。そのため、チャック躯幹体２の先端部分のテーパー面は、パレットなどをクランプするのに特に適したものである。

２ チャック躯幹体 ３ ピストン室 ４ 締付駆動ヘッド
５ 締付解除ピストン ６ バネ受入れ凹陥部 ７ 締付バネ
８ 工具受入れ凹陥部 ９ 分割型コレットチャック
１０ コレットジョー １２ チャック躯幹体の軸 １３ 案内受入部
１４ 閉じ止め蓋 １５ バネ １６ ピストンフランジ
１７ カバーヘッド １８ 摺動面 １９ 突き当て面
２３ シールリング ２４ 開口部

Claims (6)

1. チャック躯幹体(２)と、
   チャック躯幹体(２)中のピストン室(３)内に配置される締付解除ピストン(５)と、
   締付解除ピストン(５)により駆動される締付駆動ヘッド(４)と、
   チャック躯幹体中(２)のバネ受入れ凹陥部(６)に配置される少なくとも一つの締付バネ(７)と、
   少なくとも２つのコレットジョー(１０)からなるとともに、チャック躯幹体(２)中の工具受入れ凹陥部(８)内に配置され、締付駆動ヘッド(４)によって駆動される分割型コレットチャック(９)とからなるクランプヘッドであって、
   閉じ止め蓋(１４)を備え、この閉じ止め蓋(１４)は、チャック躯幹体(２)中における、締付駆動ヘッド(４)を案内可能に受け入れる案内受入部(１３)中にて、軸方向へ位置シフトが可能なように取り付けられており、この案内受入部(１３)は、チャック本体(２)の軸(１２)に対して共軸に配置され、
   閉じ止め蓋(１４)と、締付駆動ヘッド(４)またはこれに接続する構成部材との間に、バネ(１５)が備えられ、このように締付駆動ヘッド(４)から直接または間接に支持されたバネ(１５)により、閉じ止め蓋(１４)がバネ力を受けており、
   閉じ止め蓋(１４)が閉じ止め蓋ヘッド(１７)を備え、この閉じ止め蓋ヘッド(１７)は、分割型コレットチャック(９)が締付を解除した位置・姿勢にあるときに、複数のコレットジョー(１０)について、先端部分が互いに径方向に離間された開放の位置・姿勢を保つように、保持することを特徴とするクランプヘッド。
2. 閉じ止め蓋ヘッド(１７)は、工具またはパレットとは逆の側に中空ロッドを備え、この中空ロッド中に、前記バネ(１５)が配置されたことを特徴とする、請求項１に記載のクランプヘッド。
3. 閉じ止め蓋ヘッド(１７)が円筒状であり、その外周面が、複数のコレットジョー(１０)のための摺動面(１８)をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のクランプヘッド。
4. 工具受入れ凹陥部(８)における工具またはパレットの側には、シールリング(２３)が備えられ、シールリング(２３)の中央の開口部(２４)は、締付を解除した位置・姿勢にあるときに、閉じ止め蓋ヘッド(１７)によって塞がれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランプヘッド。
5. 前記バネ(１５)が、締付解除ピストン(５)のピストンフランジ(１６)により支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクランプヘッド。
6. チャック躯幹体(２)が、テーパー状の外面形状を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のクランプヘッド。