JP2014083681A

JP2014083681A - クランプ装置

Info

Publication number: JP2014083681A
Application number: JP2013213582A
Authority: JP
Inventors: Karl Hiestand; ヒーシュタントカール
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-05-12
Also published as: US20140117631A1; US9561545B2; EP2724801A1; EP2724801B1

Abstract

【課題】クランプ装置の提供。
【解決手段】動力チャック（３）を有する工作機械（２）用クランプ装置（１）では、動力チャックのクランプジョー（４）は、運動変換器（７’）と引張りロッド（８）を介しクランプ装置（１）によって作動可能で、駆動モータ（１１）は、駆動モータ付設の切換要素（２１）を有し、これは、中央の位置と２つの限度位置で軸方向制御によって調整可能で、調整要素（２１）は、一方の限度位置でクランプ装置（１）に、他方の限度位置で補助装置（５１）に接続可能な調整要素（５２）に接続可能である。切換要素（２１）は、機械スピンドル（５）により限度位置にロック可能であり、これにより、クランプ装置（１）の機能を損なわず、かつ構造的な複雑さをほとんど伴わず、クランプ装置の用途範囲の増大が可能。切換要素（２１）により、動力チャック（３）に一体化されたクランプ要素を、同様に駆動モータ（１１）を使用して操作することが可能だから。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作物を保持するための動力チャックが設けられる、特に工作機械用のクランプ装置であって、動力チャックのクランプジョーは、クランプ装置を使用する際に運動変換器および軸方向に移動可能な引張りロッドによって作動させることができ、クランプ運動を始動するために運動変換器に接続することができる切換機能を有する電気駆動モータを有するクランプ装置に関する。

作動要素を有する動力チャックとして構成された工作物キャリアの解放可能に接続するための装置が、特許文献１に開示されており、この装置では、前後に同軸に配置された２つの空気圧式操作のサーボ装置が、短時間に動力チャックを変更できるために、シリンダに挿入されたピストンの形態で設けられる。この場合、一方のサーボ装置の作動要素のピストンロッドが、ウェッジフックによって動力チャックのクランプジョーに作用することができる。他方で、他方のサーボ装置のピストンロッドが、他の軸方向に移動可能な引張りロッドによって結合要素に接続される。一方のサーボ装置の作動要素と、動力チャックに配置されたクランプピストンとの間の駆動接続の解放及び回復は、第２のサーボ装置に付設された特別な構成を有する作動要素によって行われる。

動力チャックの作動要素とクランプピストンとの間の接続は、別の調整要素によって確実に確立されるか又は解放することができるが、これにより構造が著しく複雑となる。さらに、軸方向に前後に配置されたサーボ装置は、比較的大きな空間を占め、このことは、従来技術のこの装置の適用範囲が特定の目的に限定されることを意味する。

欧州特許出願公開第０３４４４５１Ａ１号明細書

したがって、本発明の課題は、クランプ装置の機能、したがって適用範囲が著しく拡大されるように、前述のタイプのクランプ装置を作製することである。とりわけ、電気式に操作されるクランプ装置の操作方法は、追加の補助装置を操作するために、駆動モータのような既存の構成要素を利用することによって補完されることが可能であるべきである。この結果、クランプ装置の駆動モータは、例えば、クランプ装置の機能に不利な影響を及ぼすことなく、動力チャック又は回転駆動装置の中央ストッパを調整するか又は駆動することを可能にするべきである。したがって、また構造があまり複雑でないことにより、本発明に従って構成されたクランプ装置は、その収益性を増大させるために追加の作業手順を行うことを可能にするべきである。

本発明によれば、上記課題は、前述のタイプのクランプ装置において、駆動モータが、それに付設される切換要素を有し、切換要素が、中央の位置で及び一方又は両方の限度位置で軸方向の制御によって調整することができ、かつ直接に又は中間要素を介して駆動することができることと、切換要素が、確動的（positive；従節が浮き上がらないように溝やばねによって従節の動きを確実にする様）又は非確動的に、一方の限度位置でクランプ装置の構成要素に、また他の限度位置で軸方向に移動可能な調整要素に接続することができ、この場合、調整要素は工作機械の補助装置に接続することができるか、又は位置指向して（in a position-oriented manner）動力チャックを回転させるために動力チャックに接続することができ、この回転固定の接続（rotationally fixed connection；回転に関して固定された接続、回転不能接続）がクランプ装置の構成要素によって行われることと、切換要素を、一方又は両方の限度位置で工作機械の機械スピンドルにロックしまたロック解除することができることとによって達成される。

この場合、切換要素が、軸方向運動の制御を可能にしつつ回転不能に工作機械のスピンドルストックに接続される中間部片として２部分で好ましくは構成されたハウジングで回転するように取り付けられることが有利であり、この場合、ハウジングは複数の案内ピンに支持され、複数の案内ピンは好ましい実施形態で円周に沿って均一に配置され、かつ位置固定されたキャリア又はスピンドルストックに取り付けられるキャリアに移動可能に挿入される。

切換要素を収容するハウジングの軸方向運動を制御するために、サーボ装置を、加圧流体を両側から適用することができるシリンダに挿入されたピストンの形態で設けることが適切であり、ピストンのピストンロッドは切換要素と駆動可能に接続している。

この場合、駆動モータは、ハウジングの上の又はスピンドルストックに接続されるキャリアの一方の上の固定位置に支持することができ、駆動モータの駆動シャフトは、確動ロックして（in a positive-locking arrangement）切換要素に接続するべきであるか又は接続することができる。

クランプされた工作物の自動的な解放を排除するために、クランプ装置の動作位置で、クランプ装置の構成要素を収容しかつ機械スピンドルと回転不能に接続しているベルハウジングにクランプ装置をロックしまたロック解除することが可能であるべきである。

クランプ装置とベルハウジングとの間の確動接続を達成するために、１つ以上のばね戻り止めがクランプ装置に又は中間要素に挿入されることが適切であり、この場合、切換要素の限度位置で、切換要素の上に若しくはハウジングの上に形成されたストッパによって、又は切換要素によって直接、ばね戻り止めを解放することができる。

両方の限度位置で、確動及び非確動接続により、クランプ装置又はナットとして構成された中間要素に切換要素を接続することが可能であるべきであり、この接続は、螺旋状の伝動装置又は切換要素の側面に取り付けられた摩擦パッドによって確立され、この場合、中間要素は、駆動モータの回転運動を軸方向の調整運動に変換するためのねじ山によって調整要素と駆動接続している。

同様に、中間要素がツーピースのリングディスクとして構成されることが適切であり、リングディスクの両方の部分は回転不能にかつ移動可能に互いに取り付けられ、１つ以上の圧縮ばねが、切換要素と相互作用するリングの部分がばね戻り止めを形成するように、リングディスクの両方の部分の間に配置される。

さらに、切換要素が、クランプ装置又はベルハウジング及び／又は中間要素の入力要素に接続され、及び／又は螺旋状の伝動装置によって確動的にベルハウジングに接続されることが有利である。

切換要素が逆さのＴ字形断面で構成されることが有利であり、この場合、外側を指す切換要素の脚部は駆動モータに接続することができ、螺旋状の伝動装置は、水平に延びる切換要素の脚部の上に加工される。

付設された構成要素の特定の動作条件を確認するために、ハウジング及び／又は中間要素及び／又はクランプ装置に位置測定装置を設けることができる。

クランプ装置の運動変換器は、クランプ装置の長手方向軸線からある距離にかつ円周に沿って均一に配置された複数のボール又は遊星ローラスピンドルによって形成することができ、一方、調整要素によって作動することができる補助装置は、軸方向に調整可能なストッパとして、回転駆動装置として又はセンタパンチ先端として構成することができる。

本発明によるクランプ装置に、さらに切換要素が装備される場合、必要な方法でクランプ装置を駆動するためのみならず、様々に構成された補助装置を操作するためにもクランプ装置の駆動モータを使用することが可能であり、クランプ装置を追加の作業手順のために使用することができるという効果を有する。すなわち、切換要素では、クランプ装置を迂回する補助装置により難なくかつ短時間に駆動接続を確立することが可能になり、これによって、クランプ装置の機能が損なわれることはない。このために構造的な複雑さはほとんど伴わない。同様に、構造寸法は不利な影響を受けない。したがって、クランプ装置を交換する必要なしに、１つの工作機械で複数の作業手順を問題なく実施することができる。同時に、補助装置が使用される動作条件において切換要素の補助により、クランプ装置を容易に中立にすることができるので、クランプ装置の安全な操作が常に行われる。

図面は、本発明に従って構成されたクランプ装置を例示しており、その詳細について以下に説明する。

クランプされた工作物を有するクランプ装置及び駆動モータに付設された切換要素の切換要素の中央位置における部分断面図及び立面図である。切換要素の両方の限度位置における図１の部分の拡大図である。切換要素の両方の限度位置における図１の部分の拡大図である。制御して駆動することができる動力チャックを有する図１による変形例の図面である。図１によるクランプ装置にさらに使用することができる、異なって構成された補助装置の拡大図である。

図１〜図５に示しかつ１で示したクランプ装置は、半径方向に調整可能なクランプジョー４によって、工作機械２の上に配置された動力チャック３を作動するために使用され、機械加工されるべき工作物１０は、解放可能に動力チャック３にクランプすることができる。この場合、クランプジョー４は、運動変換器７による切換機能を有する電気駆動モータ１１と駆動接続している軸方向に調整可能な引張りロッド８によってリレーレバー９を介して作動することができる。断面で示した運動変換器７は、複数のボールローラスピンドル７’又は遊星ローラスピンドル７”からなることができ、駆動モータ１１の回転調整運動を引張りロッド８の軸方向の調整運動に変換する。

クランプ装置１は、工作機械２の機械スピンドル５の上に配置され、これを介してスピンドルストック６から突出する動力チャック３と接続される。クランプ装置１の構成は、欧州特許出願公開第２３８２８３９Ａ１号明細書又は欧州特許第１１１７４５１３．９号明細書に開示された構成のように選択することができる。

クランプ装置１に通常割り当てられる作業手順以外の作業手順でクランプ装置１をさらに使用することを可能にするために、駆動モータ１１は、それに付設された軸方向に運動が制御される切換要素２１を有し、切換要素は、サーボ装置２６によって調整することができ、かつ中央位置ならびに両方の限度位置でロックすることができる。図１に示した実施形態では、駆動モータ１１は、このため、ツーピースのハウジング２２の上にフランジ取付けされており、このハウジングに切換要素２１が挿入され、ハウジング２２内に加工された孔２５に係合する案内ピン２４に移動可能に取り付けられ、キャリア２３に取り付けられる。次に、キャリア２３はスピンドルストック６の上に支持され、キャリア２３の一方は、それに取り付けられたサーボ装置２６を有し、サーボ装置はハウジング２２に作用し、このハウジングに、切換要素２１が摩擦防止軸受３２によって回転して取り付けられる。このために、シリンダ２７に挿入されたピストン２８のピストンロッド２９がハウジング２２に確実に接続され、加圧流体が供給ライン３０又は３０”を介して圧力室３１又は３１’の一方に供給されるとき、ハウジング２２及びそれと共に切換要素２１を、図１に示した中央位置から図２又は図３に示した２つの限度位置の一方に移動させることができるという効果を有する。

切換要素２１は、その外側方向に突出する脚部２１’の上に伝動装置３３が加工された逆さＴ字形断面と、伝動装置３３に係合する駆動モータ１１の出力シャフト１２に配置されたピニオン１３とを有する。水平に延びる２つの脚部２１”には、螺旋状の伝動装置３４と３５も設けられ、クランプ装置１又は調整要素５１の構成要素を含めて、図２及び図３に示したような様々な動作条件を創出するために相互作用する。

図１に示した実施形態では、駆動モータ１１は、ハウジング２２に確実に取り付けられ、軸方向制御の下にハウジングと共に移動することができる。しかし、図２及び図３によれば、駆動モータ１１はまた、キャリア２３の一方に取り付けられる棒１４の上に位置固定して吊設することができる。駆動モータ１１の出力シャフト１２は、本実施形態では移動可能にピニオン１３に取り付けられる。

図１に示した切換要素２１の中央位置において、動力チャック３のクランプジョー４がそれらにより採用された位置を維持し、クランプジョーにクランプされた工作物１０を機械加工できるように、クランプ装置が機械スピンドル５に確実に接続される。このために必要なクランプ力は、図２に示した動作位置で前もって動力チャック３に入力される。この場合、動力フローは、線Ａに従って駆動モータ１１と動力チャック３との間に存在する。切換要素２１の螺旋状の伝動装置３４は、この動作条件では、ベルハウジング１５と回転不能に接続している構成要素１６の上に加工された伝動装置３６に係合する。

図１に示した動作条件における動力チャック３の自動的な解放を妨げるために、クランプ装置１を遮断することが必要である。このことは、クランプ装置の動力伝達経路に挿入された構成要素１６に、螺旋状の伝動装置３７が設けられ、かつ複数のばね戻り止め３８が、機械スピンドル５に接続されたベルハウジング１５に挿入されることによって達成され、この場合、これらのばね戻り止め３８は螺旋状の伝動装置３７と相互作用する。圧縮ばね４０の力に対抗して移動することができるピン３９によって各々が形成され、かつ伝動装置が設けられるばね戻り止め３８が、螺旋状の伝動装置３７に係合する場合、このことは、クランプ装置の調整可能な構成要素が機械スピンドル５に確実に接続され、ベルハウジング１５によって遮断されることを意味する。この接続を解放するために、ストッパ４９が調整可能なハウジング２２の上に形成され、これによって、図２に示したようにばね戻り止め３８を係合解除することができる。

図３に示した動作位置において、駆動モータ１１の駆動力は、線Ｂによって示したように、同様に引張りロッドの形態で構成される調整要素５１に向けられ、補助装置５２に作用する。このことを可能にするために、ツーピースのリングディスク４２と４３の形態の中間要素４１が、軸方向に移動されるべき調整要素５１の上に配置され、ねじ山４８によって調整要素５１と駆動接続しているナットとして作用する。圧縮ばね４４は、ピン４５によって回転不能に共に押圧されて保持される２つのリングディスク４２と４３の間に挿入され、リングディスク４３の上に加工された２つの螺旋状の伝動装置プロフィール４６と４７を有する切換要素２１に面する当該リングディスクが、ばね戻り止め３８として機能するという効果を有する。

図３に示したように、リングディスク４３の伝動装置４６は、伝動装置に挿入された切換要素２１の螺旋状の伝動装置３５を有することができる。他方、図２に示したように、伝動装置４７はベルハウジング１５と駆動接続を行うことができ、その結果、補助装置５２は、切換要素２１の中立位置でも作動することができない。

補助装置５２は、異なる方法で構成することができる。図１及び図５によれば、補助装置は、調整が制御されるストッパ５３として、回転駆動装置５４又はセンタパンチ先端５５として構成することができ、その結果、クランプ装置１が装備された工作機械２は、工作物に追加の機械加工作業、ならびにクランプ装置１の補助により行うことができる機械加工作業を実施するために使用することができる。補助装置５２はまた、動力チャック３内に一体化されるクランプ要素として構成することができる。

駆動モータ１１の駆動力はまた、例えば工作物１０の外側ジャケット表面内に溝１０’又は孔を機械加工するために、回転運動の形態で動力チャック３に入力することができる。このために、ベルハウジング１５からの突出部１７内に加工された伝動装置１８に切換要素２１を係合させることによって、図４（線Ｃ）に示したように、一方の限度位置の切換要素２１を、螺旋状の伝動装置３５により、ばね戻り止め３８によってロックされるクランプ装置１に結合することで済む。このことは、駆動モータ１１が動力チャック３と駆動接続しており、動力チャックは、クランプされた工作物１０と共に制御して回転させることができることを意味する。

個々の構成要素の特定の動作条件を確認するために、複数の位置測定装置６１、６２と６３がクランプ装置１に付設される。位置測定装置６１は、調整要素５１に取り付けられたディスク６４を有する当該調整要素の調整行程の決定を可能にする。ハウジング２２、したがって、ハウジングに挿入された切換要素２１の特定の位置は、ハウジング２２の上に形成されたリング状突出部６５と相互作用する位置測定装置６２によって決定することができる。位置測定装置６１はまた、クランプ装置１の構成要素の位置を決定するために使用され、クランプ装置は、このためにそれに取り付けられたリング６６を有する

１クランプ装置
２工作機械
３動力チャック
４クランプジョー
５機械スピンドル
６スピンドルストック
７運動変換器
７’ ボールローラスピンドル
７” 遊星ローラスピンドル
８引張りロッド
９リレーレバー
１０工作物
１０’ 溝
１１電気駆動モータ
１２出力シャフト
１３ピニオン
１４棒
１５ベルハウジング
１６構成要素
１７突出部
１８伝動装置
２１切換要素
２１’ 脚部
２２ハウジング
２３キャリア
２４案内ピン
２５孔
２６サーボ装置
２７シリンダ
２８ピストン
２９ピストンロッド
３０、３０’ 供給ライン
３１、３１’ 圧力室
３２摩擦防止軸受
３３伝動装置
３４、３５螺旋状の伝動装置
３６伝動装置
３７螺旋状の伝動装置
３８ばね戻り止め
３９ピン
４０圧縮ばね
４１中間要素
４２、４３リングディスク
４４圧縮ばね
４５ピン
４６、４７螺旋状の伝動装置プロフィール
４８ねじ山
４９ストッパ
５１調整要素
５２補助装置
５３ストッパ
５４回転駆動装置
５５センタパンチ先端
６１、６２、６３位置測定装置
６４ディスク
６５リング状突出部
６６リング
Ａ線
Ｂ線
Ｃ線

Claims

例えば工作物（１０）を保持するための動力チャック（３）を備える、特に工作機械（２）用のクランプ装置（１）であり、前記動力チャックのクランプジョー（４）は、前記クランプ装置（１）を使用する際に運動変換器（７）及び軸方向に移動可能な引張りロッド（８）によって作動可能で、前記クランプ装置（１）は、クランプ運動を始動するために前記運動変換器（７）に接続可能である切換機能を備えた電気駆動モータ（１１）を有するクランプ装置（１）において、
前記駆動モータ（１１）が、前記駆動モータに付設される切換要素（２１）を有し、前記切換要素は、中央の位置と一方又は両方の限度位置で軸方向の制御によって調整可能であり、かつ直接的に又は中間要素を介して駆動可能であること、
前記切換要素（２１）は、確動的に又は非確動的に、一方の限度位置で前記クランプ装置（１）の構成要素、特に動力チャック（３）に、また他方の限度位置で軸方向に移動可能な調整要素（５１）に接続可能であり、この場合、前記調整要素（５１）は前記工作機械（２）の補助装置（５２）に接続可能であるか、又は位置指向して前記動力チャック（３）を回転させるために、前記動力チャック（３）に接続可能であり、この回転不能の接続はクランプ装置（１）の構成要素によって行われること、及び
前記切換要素（２１）を、一方又は両方の限度位置で前記工作機械（２）の機械スピンドル（５）にロックし、またロック解除することができること
を特徴とするクランプ装置（１）。
前記切換要素（２１）が、中間部片としてのハウジング（２２）に回転するように取り付けられ、前記中間部片は軸方向運動の制御を可能にしつつ回転不能に前記工作機械（２）のスピンドルストック（６）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のクランプ装置。
２つの部分で好ましくは構成された前記ハウジング（２２）が複数の案内ピン（２４）に支持され、前記複数の案内ピンは好ましい実施形態で円周に沿って均一に配置され、かつ位置固定されたキャリア（２３）又は前記スピンドルストック（６）に取り付けられるキャリア（２３）に移動可能に挿入されることを特徴とする、請求項２に記載のクランプ装置。
前記切換要素（２１）を収容する前記ハウジング（２２）の軸方向運動を制御するために、サーボ装置（２６）を、加圧流体を両側から用いることができるシリンダ（２７）に挿入されたピストン（２８）の形態で設けることが適切であり、前記ピストン（２８）のピストンロッド（２９）が前記切換要素（２１）と駆動可能に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のクランプ装置。
前記駆動モータ（１１）が、前記ハウジング（２２）の上の、又は前記スピンドルストック（６）に接続される前記キャリア（２３）の１つの上に固定位置に支持され、前記駆動モータ（１１）の駆動シャフト（１２）は、確動ロックして前記切換要素（２１）に接続するか又は接続することができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記クランプ装置（１）の動作位置で、前記クランプ装置の構成要素を収容しかつ前記機械スピンドル（５）と回転不能に接続しているベルハウジング（１５）に前記クランプ装置をロックしまたロック解除することが可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記クランプ装置（１）と前記ベルハウジング（１５）との間の確動接続を達成するために、１つ以上のばね戻り止め（３８）が前記クランプ装置に、又は中間要素（４１）に挿入され、この場合、前記切換要素（２１）の限度位置で、前記切換要素（２１）の上に若しくは前記ハウジング（２２）の上に形成されたストッパ（４９）によって、又は前記切換要素（２１）によって直接、前記ばね戻り止め（３８）を解放することができることを特徴とする、請求項６に記載のクランプ装置。
両方の限度位置で、確動接続及び非確動接続により、前記クランプ装置（１）又はナットとして構成された前記中間要素（４１）に前記切換要素（２１）を接続することが可能であり、前記接続が、螺旋状の伝動装置（３４、３５）又は前記切換要素（２１）の側面に取り付けられた摩擦パッドによって確立され、この場合、前記中間要素（４１）が、回転運動を軸方向の調整運動に変換するためのねじ山（４８）によって前記調整要素（３１）と駆動接続していることを特徴とする、請求１〜７のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記中間要素（４１）がツーピースのリングディスク（４２、４３）として構成され、前記リングディスクの両方の部分が回転不能にかつ移動可能に互いに取り付けられ、１つ以上の圧縮ばね（４４）が、前記切換要素（２１）と相互作用する前記リング（４３）の部分が前記ばね戻り止めを形成するように、前記リングディスクの両方の部分の間に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載のクランプ装置。
前記切換要素（２１）が、前記クランプ装置（１）か前記ベルハウジング（１５）及び／又は前記中間要素（４１）の入力要素に接続され、及び／又は螺旋状の伝動装置（３４、３５、４６、４７）によって確動的に前記ベルハウジング（１５）に接続されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記切換要素（２１）が逆さＴ字形断面で構成され、この場合、外側を指す前記切換要素の脚部（２１’）は前記駆動モータ（１１）に接続可能で、前記螺旋状の伝動装置（３４、３５）が、水平に延びる前記切換要素の脚部（２１”）の上に加工されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記付設された構成要素の特定の動作条件を確認するために、前記ハウジング（２１）及び／又は前記中間要素（４１）及び／又は前記クランプ装置（１）に位置測定装置（６１、６２、６３）を設けることができることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記クランプ装置（１）の前記運動変換器（７）が、前記クランプ装置（１）の長手方向軸線から間隔をおいてかつ円周に沿って均一に配置された複数のボールローラスピンドル（７’）又は遊星ローラスピンドル（７”）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のクランプ装置。
前記調整要素（５１）によって作動することができる前記補助装置（５２）は、軸方向に調整可能なストッパ（５３）として、回転駆動装置（５４）として、センタパンチ先端（５５）として、又は前記動力チャック（３）に一体化されたクランプ要素として構成することができることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のクランプ装置。