JP2015030093A

JP2015030093A - チャック

Info

Publication number: JP2015030093A
Application number: JP2014158531A
Authority: JP
Inventors: マルクアルトユルゲン; Marquardt Juergen
Original assignee: SMW Autoblok Spannsysteme GmbH
Current assignee: SMW Autoblok Spannsysteme GmbH
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2015-02-16
Also published as: US20150042049A1; EP2835196A1

Abstract

【課題】クランプジョーの夫々の進行動作の間に、クランプジョーとガイド溝の自動的かつ独立の潤滑が行われる、チャックを提供する。【解決手段】半径方向に延び各々にクランプジョー（７）を挿入する少なくとも２つのガイド溝（６）が一端（２）に加工されたチャック本体（１’）内に設けられたチャンバ（２２）内に高圧ポンプ（２１）が配置され、そのチャンバ（２２）内に潤滑剤（３９）が充満され、チャック本体（１’）内には、高圧ポンプ（２１）のチャンバ（２２）から延びる潤滑剤ライン（３６）が設けられ、このラインは、少なくとも１つの潤滑ライン（３８）が分岐する分岐点（３７）に繋がっており、各潤滑ライン（３８）はガイド溝（６）の異なる位置に繋がっており、さらに、高圧ポンプ（２１）が、クランプジョー（７）に配置される該当のウェッジロッド（８）またはウェッジフックカップリングの進行動作によって作動されること、において実現される。【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１の前段部分（所謂おいて書き部分）に基づくチャックであって、例えば、シャフト、中空シリンダなどの支持用として工作機械に装着されるチャックに関する。

この種の１つのチャックが特許文献１に開示されている。このチャックにおいては、チャック本体の縦方向に延びる穴がチャック本体の一端に設けられ、その中に、作動ピストンが軸方向に可動になるように挿入されている。作動ピストンは、中間要素を介して３つのウェッジロッドを駆動するが、その場合、ウェッジロッドは、チャック本体の中に加工される保持ポケット内に装着され、その中で軸方向に動くことができる。ウェッジロッドは、それぞれの駆動接続において１つのクランプジョーと相互作用するはすば歯車を有する。さらに、半径方向に延びる３つのガイド溝がチャック本体の自由端に加工され、クランプジョーの１つを、このガイド溝の中に差し込むことができる。クランプジョーが、ウェッジロッドのはすば歯車を介して、当該ウェッジロッドと確実係止作用結合の状態になると、作動ピストンによってウェッジロッドを動かすことが可能になり、ウェッジロッドとクランプジョーの下面との間のはすば歯車が、当該クランプジョーを、半径方向において、クランプされるべき加工品の方向に進める。

この種のチャックは、実際において効果的であることが分かっており、多くの工作機械において用いられている。クランプされた加工品を機械加工する時、例えば、使用される冷却潤滑剤に起因する汚染物質、または、加工品から分離された金属チップの結果としての汚染物質が発生する。しかし、液体粒子、金属チップなどの形態のこの汚染物質は、加工品の方向に延びるガイド溝の中に堆積し、その結果として、ウェッジロッドが進行する際の、クランプジョーとガイド溝またはウェッジロッドとの間の摩擦が増大する。これによって、クランプ力が低下し、その結果、機械加工されるべき加工品の確実な固定が保証されなくなる。実際のところは、ガイド溝を手動操作で清浄化して汚染物質を取り除くことができるが、この仕事は時間が掛り、従ってコスト高である。

この問題はこれまでに認識され、特許文献２においては、潤滑剤の供給を３つのガイド溝のそれぞれに対して行うチャックが記載されている。クランプジョーとクランプピストンまたは作動ピストンとの間の駆動作用結合が、この特許文献２の技術に基づいて、ウェッジフックカップリングを用いて行われる。

開示されたこのチャックの運転においては、潤滑剤が、遠心力によって、カウンタウェイトが内部に配置されるポケットの方向にガイド溝から湧出する点が不利である。ポケットの中に組み込まれるポンプが、ポケットの内部に捕集された潤滑剤をガイド溝の方向に排出するように計画される。この特許文献２の技術においては、クランプジョーの進行動作の間に、ガイド溝の恒久的な別個の潤滑は全く行われない。

独国特許発明第１９５０２３６３Ｃ１号明細書欧州特許第１７５９７９３Ｂ１号明細書

従って、本発明の目的は、前記のタイプのチャックを次のようにさらに発展させることにある。すなわち、本発明は、クランプジョーおよびガイド溝の潤滑が、クランプジョーのそれぞれの進行動作の間に自動的かつ独立に行われ、その結果、ガイド溝およびクランプジョーも清浄化されて汚染物質が除去され、それによって、クランプジョーおよびガイド溝の間の摩擦が最低に制限されるようなチャックの創出を目的とする。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部分の特徴構成によって実現される。

本発明の有利なさらに別の実施形態が従属請求項から導出される。

特定量の潤滑剤を含む高圧ポンプを作動させるウェッジロッドまたはウェッジフックカップリングの進行動作の結果として、かつまた、高圧ポンプが配置される空間が、高圧ポンプから潤滑ラインを通って分岐点に流れ、そこからガイド溝内部の種々の位置に流れる潤滑剤で充満されるという理由から、クランプジョーの進行動作がある時にはいつでも、ガイド溝が潤滑剤で充満されるという効果が得られる。この場合、高圧ポンプは精密に特定された量の潤滑剤を送り出すので、その結果として、ガイド溝に沿うクランプジョーの動作によって、潤滑剤が均等に分配され、従って、潤滑剤はクランプジョーおよびガイド溝の間に均等に流れ、クランプジョーおよびガイド溝の間の摩擦が低減され、さらに、冷却潤滑剤または金属チップの形の汚染物質が除去されるという結果がもたらされる。

次のような方策を講じると特に有利である。すなわち、チャック本体の中に潤滑剤溜めを加工して、供給ラインを介して高圧ポンプのチャンバに接続し、供給ポンプをその潤滑剤溜めに差し込んで、それによって、特別に規定された供給圧力を潤滑剤溜め内に含まれる潤滑剤に加え、その結果として、高圧ポンプのチャンバ内の潤滑剤も特定の供給圧力を有するようにするという方策である。高圧ポンプは、専ら、潤滑剤の分配に必要な潤滑圧力を生成するので、潤滑剤は、ガイド溝の中に強制的に送り込まれる。

潤滑剤溜めには、外部から、充填ラインを通して潤滑剤を充満できるので、潤滑剤溜めの中には、ウェッジロッドまたはウェッジフックカップリング、あるいはクランプジョーの特定回数の進行動作に十分な量の潤滑剤が存在している。その結果、潤滑剤は、特定回数の進行動作に続いて、潤滑剤を含むグリースカートリッジによって潤滑剤溜めの中に圧入される。潤滑剤は、約１〜２バールの圧力で潤滑剤溜め内に保持されるので、特定量の潤滑剤が、恒久的に、潤滑剤溜めから高圧ポンプのチャンバの方向に送り出される。それによって、高圧ポンプのチャンバはこの量の潤滑剤で充満される。

ウェッジロッドの進行動作、あるいは、クランプジョーを進めるためにウェッジロッドが動いた距離は、クランプされるべき加工品のサイズによって定まるので、ウェッジロッドと、高圧ポンプの圧力ブレードとの間に設けられる作動ロッドを、一方が他方の内部に装着される入れ子伸縮式の２つの部分から構成すると有利である。それは、その場合、ウェッジロッドを、作動ロッドを損傷することなく特定の動作範囲内で動かすことができるからである。正確に言えば、作動ロッドを、高圧ポンプが配置されるチャンバの端面が画定する限界位置に達した後、圧縮することが可能である。その結果、ウェッジロッドの動作の自由度、従って、特定のクランプジョーの進行距離が高圧ポンプの既存の配置によって制限されることはなく、以前のように、先行技術のチャックにも以前保持された対応するその直径によって、加工品をクランプできる。

図面は、本発明に従って構成されるチャックの実施形態の見本を示す。以下その詳細を図面に基づいて説明する。

３つのガイド溝が加工されたチャックの端面を正面図として示す。このガイド溝は互いに向かって半径方向に延びており、そのそれぞれの中に、クランプされるべき加工品を保持するためのクランプジョーが挿入されている。３つのウェッジロッドが各特定のクランプジョーに配置され、その３つのウェッジロッドは、チャックの縦方向において軸方向に可動な作動ピストンと駆動結合されている。チャックの中に潤滑剤を充満するための３つの流入開口を備えた、図１ａによるチャックを側面図で示す。図１ａによるチャックを、断面線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図として示す。図１ａによるチャックを、初期位置における断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図として示す。図３ａによるチャックを中間位置において示す。図３ａによるチャックを終端位置において示す。図１ａによるチャックを、断面線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図として示す。図１ｂによるチャックを、断面線Ｖ−Ｖに沿う断面図として示す。図１ａによるチャックを、断面線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図として示す。

図１ａに示すチャック１はチャック本体１’から構成され、その一方の自由端が参照符号２で示され、その縦軸が参照符号３で示されている。自由端２は、図示されていない加工品をチャック１に空間的に心合わせして保持するために加工品の方向を指す３つのクランプジョー７を有する。このようなチャック１は、特に、シャフト、中空シリンダおよび他の回転対称の構成部品をクランプして機械加工するために、工作機械に装着される。

穴４が、チャック本体１’の縦軸３と心を揃えてチャック本体１’に加工される。穴４は、その中に軸方向に可動な配置で挿入される作動ピストン５を有する。作動ピストン５は、進行動作と、加工品を保持するための対応する大きさのクランプ力との両者を提供するために、空圧式または液圧式または電気式で前後に動かすことができる。

さらに、チャック本体１’は、その中に加工される３つの保持ポケット１１を有し、各保持ポケット１１の中に、ウェッジロッド８が、軸方向に可動な配置で挿入されている。ウェッジロッド８は、図示されていない中間要素を介して、作動ピストン５と駆動作用結合されているので、作動ピストン５が軸方向に動作する間、３つのウェッジロッド８のそれぞれは同期して前後に動かされる。

半径方向に穴４の方向に延びる３つの半径方向のガイド溝６が、チャック本体１’の自由端２に加工され、そのそれぞれの中に、クランプジョー７を１つずつ挿入できる。この場合、各保持ポケット１１はガイド溝６の１つに配置され、保持ポケット１１の中に押し込まれたウェッジロッド８がガイド溝６の中に突き出ている。クランプジョー７の１つが外側からガイド溝６の中に押し込まれると、直ちに、ウェッジロッド８に面するはすば歯車９、１０であって当該クランプジョー７の下面に加工されたはすば歯車９、１０の１つが、ウェッジロッド８の上に加工されたはすば歯車９と確実係止作用結合するに至る。その結果として、当該ウェッジロッド８が作動ピストン５によって前後に動かされると、２つのはすば歯車９、１０が、クランプジョー７に、クランプジョー７の半径方向の進行動作を遂行させ、その結果、クランプジョー７が穴４の方向に動かされる。これは、加工品を、３つのクランプジョー７の間の中心にクランプできることを意味している。

この種のチャック１は、機械加工されるべき種々のサイズの加工品に対して実際に効果的であることが証明された。それは、３つのクランプジョー７の調整範囲を、異なるサイズの加工品の直径に適合させ得るからであり、これは、大幅に異なる寸法の加工品を機械加工しなければならない場合にも、クランプジョー７のみを交換すればよいことを意味している。

それにも拘らず、加工品の機械加工によって、汚染物質の粒子がガイド溝６の中に進入する。このような汚染物質の粒子は、例えば、冷却または潤滑流体によって、あるいは、加工品の機械加工の間に切り離される金属チップによってもたらされる可能性がある。しかし、このような汚染物質の粒子がガイド溝６の中に堆積すると、それは、クランプジョー７が動かされる時に、当該クランプジョー７およびガイド溝６の間に入り込み、その結果、クランプジョー７およびガイド溝６の対の間の摩擦係数が大幅に増大する。この摩擦の増大は、クランプジョー７によって加工品の上に伝達される作動力が低下することを意味する。クランプジョー７およびガイド溝６の間の摩擦力はクランプ力と反対向きに作用するからである。さらに、クランプジョー７の同期動作がこれらの汚染物質の粒子によって妨害されるので、進みの精度および／またはクランプの正確さが、これらの汚染物質の粒子によって損なわれる。

本発明によるチャック１は、クランプジョー７およびガイド溝６の間のこの汚染物質を、ウェッジロッド８のそれぞれの進行動作の間に清浄化するように意図されている。その結果、ガイド溝６およびクランプジョー７の間の摩擦係数は可能な限り低く維持される。この目的を達成する１つの方法は、図１ｂに示す３つの充填開口１２をチャック本体１’に加工し、運転状態においては、それをプラグ１３によって閉止する方法である。プラグ１３は、チャック１が静止している時には、例えば潤滑剤３９を含むグリースカートリッジによって潤滑剤３９を充満するために、充填開口１２から取り外すことができる。グリースカートリッジが潤滑剤３９を注入する圧力によって、潤滑剤３９は、図４に具体的に示すようなチャック本体１’の中に加工される潤滑剤溜め１５に流入する。この場合、充填開口１２は供給ライン１４によって潤滑剤溜め１５に接続される。

潤滑剤溜め１５および供給ライン１４の間には、ボール１８と弁座１９と圧縮コイルスプリング２０とを含む逆止弁１７が設けられる。潤滑剤３９の注入圧力がボール１８を弁座１９から離して、潤滑剤３９が潤滑剤溜め１５に流入する。注入圧力が存在しなくなると、ボール１８が圧縮コイルスプリング２０によって弁座１９に押し付けられ、潤滑剤溜め１５が閉止される。

潤滑剤溜め１５は供給ポンプ１６を含み、この供給ポンプ１６によって、特定量の潤滑剤３９が、潤滑剤溜め１５から供給ライン２３を通ってチャンバ２２の中に注入される。チャンバ２２は高圧ポンプ２１を含み、この高圧ポンプ２１によって、ウェッジロッド８が図３ａ、３ｂ、３ｃに示すように作動する時に、潤滑剤３９が潤滑剤ライン３６を通って分岐点３７に達する。以下に述べるように、この分岐点３７には３つの分配ライン３８が設けられ、各分配ライン３８は、ガイド溝６内の異なる位置に繋がっており、それによって、高圧ポンプ２１が、ガイド溝６内の３つの異なる位置に潤滑剤３９を送り込むという効果がもたらされる。

供給ポンプ１６は、潤滑剤溜め１５としてその中に加工されるメクラ穴を備えたベアリングピン３４から構成される。その結果、ピストン３３および圧縮コイルスプリング３５が、潤滑剤３９に約１〜２バールの一定の供給圧力を加え、その結果、潤滑剤３９が、潤滑剤溜め１５から供給ライン２３を通って高圧ポンプ２１のチャンバ２２の中に送り込まれる。潤滑剤３９の流出容量は潤滑剤溜め１５のサイズによって変化するが、潤滑剤溜め１５は、ピストン３３によって２つの部分領域に分割される。この場合、潤滑剤溜め１５の第１部分領域は潤滑剤溜めチャンバと見做すことができ、潤滑剤溜め１５の第２部分領域は流出チャンバを有する。供給ライン２３は、流出チャンバとして機能する潤滑剤溜め１５の部分領域内に繋がっている。

図３ａは、ウェッジロッド８および高圧ポンプ２１の間の駆動作用結合を示す。高圧ポンプ２１はベアリングピン２４から構成され、そのベアリングピン２４は、軸方向に可動な配置でそれに取り付けられる圧力プレート２５を備えている。ウェッジロッド８には作動ピン２７が装着される。作動ピン２７は、第１および第２構成部分２８および２９を備え、この両構成部分２８および２９は、圧縮コイルスプリング３０を介してウェッジロッド８に支持され、必要な場合には一方が他方の内部に入る入れ子伸縮配置で摺動する。

圧力プレート２５は、作動ピン２７の方向に同心配置される傾斜平面２６を有し、作動ピン２７の先端３１は、圧力プレート２５の傾斜平面２６に対して、反対向きの方向において心合わせされる。

図３ｂは、ウェッジロッド８がチャンバ２２の方向に進められた直後に、作動ピン２７の先端３１が圧力プレート２５の傾斜平面２６に作用する状態を示す。ウェッジロッド８のこの動きによって、対応するクランプジョー７の半径方向の進行動作が惹起される。ウェッジロッド８のこの進行動作が継続している時には、当初は、圧縮コイルスプリング３０がウェッジロッド８と作動ピン２７との間において圧縮され、一方、同時に、圧力プレート２５が、ベアリングピン２４に沿って動かされる。その結果、チャンバ２２内に含まれる潤滑剤３９がそれから押し出され、潤滑剤ライン３６の中に、約２００バールの圧力で注入される。

図３ｃは、作動ピン２７を、圧力プレート２５から横方向にずれた位置でさらに動かすことができるので、ウェッジロッド８の進行動作が、チャンバ２２内における高圧ポンプ２１の配置によって妨害されることはなく、作動ピン２７の先端３１が収納孔３２の中に押し込まれることを示している。また、第１および第２構成部分２８および２９を含む作動ピン２７の入れ子伸縮式の構成によって、作動ピン２７の長さを、ウェッジロッド８の動作が高圧ポンプ２１によって妨害されないように短縮できる。さらに、高圧ポンプ２１は、常に、等しい大きさの上昇動作を完遂する。これは、正確に、チャンバ２２内に含まれる潤滑剤３９の量がそれから送り出されることを意味している。

ウェッジロッド８が図３ａに示す初期位置に戻されると、圧力プレート２５に圧縮コイルスプリング３０からの対応する戻り力が作用するので、圧力プレート２５が初期位置に戻される。供給ポンプ１６は、等しい量の潤滑剤３９を、潤滑剤溜め１５から高圧ポンプ２１のチャンバ２２の中に充満する。これによって、高圧ポンプ２１は、再度、十分な量の潤滑剤３９を送り出すことができる。

図５および６は、潤滑剤がチャンバ２２からどのようにガイド溝６に流入するかを示している。この場合、２つの分配ライン３８が分岐点３７から始まっており、潤滑剤３９がその分配ラインの中に流入できる。分配ライン３８の終端は、それぞれ、ガイド溝６の異なる位置にある。

また、各ガイド溝６は、図１ａ〜６において説明したように、各ガイド溝６に配置される潤滑剤３９用のポンプ装置を有する。

さらに、クランプジョー７およびウェッジロッド８の間の前記の駆動作用結合を、本明細書の導入部で取り上げたウェッジフックカップリングに取り替えること、および、高圧ポンプ２１をウェッジフックカップリングの進行動作によって作動させることは、専門家にとって容易な手順である。

１チャック
１’ チャック本体
２自由端
３縦軸
４穴
５作動ピストン
６ガイド溝
７クランプジョー
８ウェッジロッド
９はすば歯車
１０はすば歯車
１１保持ポケット
１２充填開口
１３プラグ
１４供給ライン
１５潤滑剤溜め
１６供給ポンプ
１７逆止弁
１８ボール
１９弁座
２０圧縮コイルスプリング
２１高圧ポンプ
２２チャンバ
２３供給ライン
２４ベアリングピン
２５圧力プレート
２６傾斜平面
２７作動ピン
２８作動ピンの第１構成部分
２９作動ピンの第２構成部分
３０圧縮コイルスプリング
３１作動ピンの先端
３２収納孔
３３ピストン
３４ベアリングピン
３５圧縮コイルスプリング
３６潤滑剤ライン
３７分岐点
３８潤滑ライン
３９潤滑剤
４０ストッパ

Claims

半径方向に延びる少なくとも２つのガイド溝（６）が一方の端面（２）に加工されるチャック本体（１’）と、各ガイド溝（６）に挿入されるクランプジョー（７）と、前記チャック本体（１’）の中心に配置される作動ピストン（５）とを備えたチャック（１）であって、各クランプジョー（７）にはウェッジロッド（８）が配置され、前記ウェッジロッド（８）は、はすば歯車（９、１０）を介して、あるいは、ウェッジフックカップリングによって前記各クランプジョー（７）と駆動結合されると共に、前記はすば歯車（９、１０）にて前記チャック本体（１’）内に可動配置で装着され、前記作動ピストン（５）は、前記ウェッジロッド（８）または前記ウェッジフックカップリングと駆動作用結合している、チャック（１）において、
前記チャック本体（１’）に設けられるチャンバ（２２）内に高圧ポンプ（２１）が配置されること、
前記チャンバ（２２）内に潤滑剤（３９）が充満されること、
前記チャック本体（１’）には、前記高圧ポンプ（２１）の前記チャンバ（２２）から延びる潤滑剤ライン（３６）が設けられ、この潤滑剤ラインは、少なくとも１つの潤滑ライン（３８）が分岐する分岐点（３７）に繋がっており、前記各潤滑ライン（３８）は前記ガイド溝（６）の異なる位置に繋がっていること、および
前記高圧ポンプ（２１）が、該当する前記ウェッジロッド（８）またはウェッジフックカップリングの進行動作によって作動されること
を特徴とするチャック（１）。
請求項１に記載のチャックにおいて、複数のライン部分（１２、１４、２３、３６、３７、３８）が前記チャック本体（１’）内に埋め込まれること、前記チャック本体（１’）の外側から、前記潤滑剤（３９）を受け入れるために前記チャック本体（１’）に加工された潤滑剤溜め（１５）に供給ライン（１４）が延びていること、および、前記潤滑剤溜め（１５）からの供給ライン（２３）が、前記チャック本体（１’）に加工され、前記高圧ポンプ（２１）のチャンバ（２２）に繋がっていることを特徴とするチャック。
請求項２に記載のチャックにおいて、供給圧力を生成する供給ポンプ（１６）が前記潤滑剤溜め（１５）内に設けられることを特徴とするチャック。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のチャックにおいて、前記高圧ポンプ（２１）が、ベアリングピン（２４）に取り付けられる圧力プレート（２５）から構成されると共に、前記ベアリングピン（２４）に沿って動き得るように前記チャンバ（２２）内に装着されること、前記圧力プレート（２５）と、リング形状のストッパ（４０）を画定するハウジング壁面との間に、圧縮コイルスプリング（２０）が設けられること、および、前記ウェッジロッド（８）の方向を指す傾斜平面（２６）が前記圧力プレート（２５）上に加工され、その場合、前記傾斜平面（２６）は、前記ウェッジロッド（８）またはウェッジフックカップリングに取り付けられた作動ピン（２７）によって前記ストッパ（４０）の方向に動かされることを特徴とするチャック。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のチャックにおいて、前記潤滑剤溜め（１５）内の前記供給ポンプ（１６）が、圧縮コイルスプリング（３５）の力に抗して動かすことができる前記潤滑剤溜め（１５）内の軸方向に可動なストロークピストン（３３）を含むこと、前記潤滑剤溜め（１５）が、充填孔の流入側開口の領域にて逆止弁（１７）によってシールされる前記ストロークピストン（３３）の中に加工されること、および、前記充填孔（４１）の端部の領域にて、前記供給ライン（２３）が、前記潤滑剤溜め（１５）と前記高圧ポンプ（２１）の前記チャンバ（２２）との間に繋がっていることを特徴とするチャック。