JP2019104104A - 液圧クランプを有するクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】のこ歯ねじの場合のような、純粋な機械的クランプの問題、特に、スティックスリップが回避され、すなわちねじの摩擦、および静摩擦ならびに離脱トルクが低減されて、機械的クランプ力はわずかしか必要とされず、クランプ力の大部分が液圧によって供給されるクランプ装置を提供する。【解決手段】クランプブシュ１８は、クランプ面から離れた側に少なくとも１つの支持面１５Ａを有し、前記支持面は、所定のピッチ（ＰＳＧ）を有するねじ部分として、中心軸線の周囲に延び、かつ同時に軸線方向Ｚに対して傾斜し、クランプ本体２は、クランプブシュに面する側に、少なくとも１つの支持面１５Ａを有し、前記支持面は、所定のピッチ（ＰＳＧ）を有するねじ部分として、中心軸線の周囲に延び、かつ同時に軸線方向に対して傾斜し、クランプ本体、またはクランプブシュの内部に、１つまたは複数の液圧室１４を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、工作物または工具をクランプするためのクランプマンドレル、またはクランプチャックなどのクランプ装置に関し、かつ特に機械スピンドル用に、このようなクランプ装置で工作物または工具をクランプする方法に関する。

工作物または工具をクランプして、これらを回転させるために機械スピンドルに連結し、該当する場合は材料処理、特に材料加工に送る、クランプ装置、またはクランプ工具、またはクランプシステムの多様な実現が開示される。

機械スピンドルは、回転駆動によって枢動可能、または回転可能な機械部品であり、その速度に関して最適であり、かつ送り運動をするために頻繁に空間内を移動可能でもあり、その特定の設計は、実に多彩なものになり得る。クランプ装置は、主に機械スピンドルに連結されるが、機械スピンドルの固定部品にすることもできる。

ＥＭＵＧＥ ＦＲＡＮＫＥＮ Ｇｒｏｕｐによる２００５年９月付のＥＭＵＧＥ Ｃｌａｍｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃａｔａｌｏｇｕｅ １３５，Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｌａｍｐｉｎｇ Ｔｏｏｌｓに様々なクランプシステムが開示されており、１０〜１７ページにその概要が示され、続く１８〜１９０ページに、特に自動産業用の特別な手法が詳細に記載されている。クランプ中は、クランプスリーブまたはクランプブシュと、工作物または工具との間の遊びが排除され、半径方向のクランプ力が増加する。

システムが、このカタログの１２ページに示されているＳＰと指定された場合は、長手方向断面において蛇行しているクランプスリーブは、工作物または工具をクランプするために軸力がかかった結果、半径方向に拡張する。システムが、カタログの１２ページに従って示されているＳＺと指定された場合は、スロット付きのクランプコレットが、軸力がかかった結果、本体に対して軸線方向に移動して、互いに反対方向に動作する円錐面によって、半径方向に広がる。１４ページでは、特殊な膜クランプシステムＳＭについて説明されている。

ＳＧと指定された別のクランプシステムが、カタログの１３ページに説明されており、特殊なのこ歯ねじを有する、スロット付きのクランプブシュを備え、これによって、本体の対応するのこ歯の相手ねじにねじ込まれる。所定のフランク角で重なり合うように配置された、２つののこ歯ねじのくさび形の接触面は、軸力がかかることによって軸線方向に互いに向かって移動できるようになり、力の方向へのこのような軸線方向移動の場合、クランプブシュは、フランク角のために同時に半径方向に膨張し、その結果、外側に配置された工作物をクランプする。導入された軸力は、フランク角で互いに向かって傾斜したのこ歯ねじの表面で、軸力成分と、外向きに作用する半径方向の力の成分とに分割される。軸力成分は、クランプの伝達性トルク、および剛性を増加させる。

前記の機械的クランプシステムＳＰ、ＳＺ、ＳＧ、およびＳＭと併せて、カタログの１３ページには、液圧クランプシステムＳＨも記載されており、これによって、特に、長い薄肉の工作物、および複数の同一の工作物をクランプすることができる。これらは、作動油で満たされた閉じたシステムであり、ピストンによって圧力をかけられる。上昇した圧力が、膨張スリーブの薄肉の膨張域を半径方向に広げて、１つ以上の工作物をクランプする。

ドイツ特許第１０２０１３１０３１６８号明細書では、特に、ドリル、フライス、リーマ工具、またはカッターヘッドの形態の、回転軸線の周囲で回転可能な工具用の工具保持具が開示されている。特に好ましくは、加工精度について一切妥協することなく、工具の振動挙動に影響を与えるような方法で工具をクランプできるように、工具保持具は、電動工具のスピンドルに工具保持具を連結するための本体と、クランプ部分とを備え、クランプ部分は、少なくとも一体的に、または少なくとも一体化されて結合され、熱または液圧で工具シャンクまたはカッターヘッドをクランプするスリーブの一部として実現される。互いに半径方向に押圧されるクランプ面は円筒形であり、クランプ強度を調節するための開放溝を備えることもできる。知られている工具保持具は、一体的に形成された少なくとも１つの部分をさらに有し、かつ１つまたは複数のキャビティを備え、キャビティは、その部分の内部に全体的に配置されて、形成部分にエンクレーブ（ｅｎｃｌａｖｅ）を形成し、すなわち、特にその周囲領域に関して、外部に対して完全に閉じられる。前記のキャビティは、優れた減衰特性を有し、構造的バランスの可能性を提供する。キャビティは、画定された幾何学的形状を有し、半径方向に、かつ工具保持具の回転軸線の方向に、１／１０ミリメートルよりも長く、好ましくは１ミリメートルよりも長く延びる。キャビティは、振動減衰のために、いずれの場合も、その部分の内部全体で、回転軸線に対して同心円状に延びる、リングセグメントの形状の流路を形成し、またはいずれの場合も、周方向に、そしてそれ自体が完全に閉じた環状流路を形成する。別の実現において、工具保持具は、回転軸線と平行な方向に、または回転軸線の周囲でらせん状の線に沿って延びる、複数のキャビティを有し、これは、収縮中の過大な熱伝達を防止する。キャビティは、回転軸線に垂直な平面において、円形または長方形、あるいは六角形の断面を有する。

ドイツ特許第１０２０１３１０３１６８号明細書による別の実施形態は、工具シャンクをクランプする工具保持具を提案しており、この工具保持具は、工具保持具を電動工具の主軸に連結させるための本体と、工具シャンクを固定または収縮させるために本体に結合されたスリーブ部分とを備え、一体的に形成された少なくとも１つの部分に、外側結合流路が実現され、外側結合流路は、工具保持具の外周から出てその部分の内部に延びて、少なくとも１つのキャビティを形成するように広がり、キャビティは、その部分の内部全体に配置され、その結果、隣接部、例えば、ブシュのカバー、またはスリーブ部分に溶接された本体は、キャビティの形成に関与しない。比較的大きいキャビティは、液体で満たされて実現され、圧力発生装置によって、小開口を介して外部から液圧をかけることができる。複数のキャビティが、好ましくはここに、半径方向に内側から外側へ、漸進的に前後に配置され、また圧力分散作用を生成するために、同時に回転軸線方向に配置される。互いに流体連通するキャビティのネットワークは、必要なときに内圧をかけることができる。圧力発生装置は、例えば、六角穴によって作動可能なねじにすることができ、このねじが、めねじを備えた結合部にねじ込まれて外側結合流路に至り、そのねじ込み深さによって、工具をクランプするのに利用できる圧縮力に影響する、圧力が決定する。キャビティは、対応する内圧がかかったときに、半径方向内向きに作用する圧縮力を生成するように、寸法決めされて配置される。前記の圧縮力は、収縮によって印加される圧縮を強化または置換する。

ドイツ特許第１０２０１３１０３１６８号明細書によれば、前記工具保持具を製造するために、特に、工具保持具の第１の部分は鍛造金属または鋳造金属からなり、工具保持具の第２の部分は積層金属材料からなるようにすることができ、第１の部分は、好ましくは本体になり、第２の部分は、好ましくはクランプ部分になる。また、クランプ部分は、積層金属材料として作成された、個別の金属層から組み立てることができる。この事例では、個別の金属層、金属帯、または金属点は、一般にレーザーを用いて、順次重ねられて溶融される、あるいは溶接または焼結される。

欧州特許第２３４７８４２号明細書には、膨張クランプ装置、特に、膨張クランプチャック、または膨張クランプマンドレルが記載されており、本体と、本体に挿入される、または前記本体を囲む膨張ブシュとを有し、これによって閉じた圧力室を形成している。圧力室には液圧媒体を当てることができ、これによって、クランプ作用を得るために膨張スリーブを弾性的に変形させる。膨張ブシュは、少なくとも軸線方向端部領域で、本体にはんだ付けされる。

欧州特許第２１０３３６９号明細書では、チャック体を有する膨張クランプチャックが開示されており、その軸線方向端部に薄壁の膨張ブシュが実現される。膨張ブシュは液圧流路に結合され、液圧流路は、一端が圧力室の中に開き、そのもう一方の端部は、作動ねじによって閉じられて、液圧媒体流路に挿入されたピストンに圧接する。クランプスリーブ、またはクランプコレットは、膨張ブシュの円錐形の受容手段に挿入され、クランプスリーブまたはクランプコレットは、その外周が円錐形状を有し、これが受容手段に対応し、かつ半径方向に、弾性的に変形可能である。チャック体に継ぎナットをねじ込んだ結果、クランプスリーブは軸線方向に受容手段に押圧され、クランプスリーブの円錐形の外面と、受容手段の円錐形の内面とが互いに係合して、クランプスリーブの軸線移動が、スリーブの半径方向の変形に変換されるように相互作用する。対応する方法でクランプスリーブを軸線方向に位置決めすることによって、継ぎナットによってクランプスリーブの貫通ボアの直径を調節することが可能になり、その結果、様々な直径を有する工具シャンクをクランプすることができる。

国際出願第２０１５／１６６０６８号パンフレットでは、本体を有する工具が開示されており、これは、別の工具または電動工具に取り付けるための、別の工具および／またはシャンク用の受容手段を備え、かつ冷媒が通過できる流路を備えている。工具は、レーザー焼結工程を用いて製造される。前記工程は、選択的レーザー焼結とも呼ばれ、工具の本体に冷媒流路を設けることを可能にする。レーザー焼結中は、粉末にした金属物質が用いられ、レーザーを用いた焼結工程にかけられる。結果として、金属体ができる。出発物質として鋼粉が用いられた場合は、結果として鋼体ができる。

ここにおいて、本発明の目的は、新しいクランプ装置、および新しいクランプ方法を提供することである。

前記の目的は、特に、独立クレームの特徴によって達成される。設計および変形は、特に、従属クレームから作成され、さらに後述の説明から、特に、本明細書で説明する設計および実施形態から作成される。

発明の根底に従って本明細書で説明する特徴、および特徴の組み合わせは、請求項で選択された、ならびに選択された従属項の、１つ以上の特徴の組み合わせによって限定されない。１つのクレーム分野の各特徴は、別のクレーム分野においても特許請求することができる。また、特許請求の範囲の各特徴は、各請求項に関連する従属性からは独立して、例えば、請求項の、または以下に記載する説明の、１つの特徴、または複数の他の特徴を任意に組み合わせて特許請求することもできる。また、以下の説明、および／または添付の図面で開示され、かつ／あるいは図面と併せて説明または開示される各特徴それ自体が、それが意味する文脈からは独立して、または個別に、単独で、あるいは１つまたは複数の他の特徴との任意の組み合わせで特許請求され、１つまたは他の複数の特徴は、請求項、説明、および／または図面において、特に、根底にある目的に対して、各特徴が解決に寄与する範囲まで、説明または開示される。特に、以下で説明する設計のそれぞれ、または説明される例示的な実施形態およびその特徴のそれぞれについても、それ自体個別に、かつ／または任意の組み合わせで特許請求することができる。

本発明による１つの実施形態は、（回転する、または回転しない）工作物または工具をクランプし（すなわち内側からクランプする、または外側からクランプする）、かつ特に、工作物または工具を（回転する、または回転しない）、特に、電動工具の機械スピンドルに連結するためのクランプ装置を提案し、クランプ装置は、請求項１の特徴、または次の特徴を備える。
ａ）中心軸線の周囲に延び、工作物または工具用の少なくとも１つのクランプ面を有する（または、相互作用するための、特に、少なくとも１つの対向クランプ面を用いて、工作物または工具に対して非確動的にロックした状態で当接するための、少なくとも１つのクランプ面を有する）、少なくとも１つのクランプブシュ（またはクランプスリーブ）と、
ｂ）少なくとも１つのクランプ本体（またはクランプ要素）とを備え、
ｃ）クランプブシュが、その少なくとも１つのクランプ面から離れた側に、所定のピッチでらせん状の線に沿って（またはねじ部分として、もしくはねじ部分のように）中心軸線の周囲で延び、同時に中心軸線に対して軸線方向の傾斜角で傾斜する、少なくとも１つの支持面を有し、
ｄ）クランプ本体が、クランプブシュに面する側に、所定のピッチで、らせん状の線に沿って（またはねじ部分として、もしくはねじ部分のように）中心軸線の周囲に延び、同時に中心軸線に対して軸線方向の傾斜角で傾斜する、少なくとも１つの支持面を有し、
ｅ）ここにおいて、またはその結果、互いに面するクランプ本体およびクランプブシュの支持面は、少なくとも１つの変位要素を用いて、軸線方向変位経路に沿った軸線方向変位移動によって、軸線方向に互いに接触するように移動可能になる、または移動され、かつ／あるいは互いに向かって摺動するように移動可能であり、その結果、クランプ面の直径が、中心軸線に対して半径方向に修正できる、または修正され、あるいはその結果、クランプブシュのクランプ面が既に工作物または工具に当接した状態になり、半径方向のクランプ力が、一方のクランプブシュと、他方の工作物または工具との間のクランプ面で生成可能になる、または生成され、
ｆ）クランプ本体および／またはクランプブシュは、これに加えて１つまたは複数の液圧室を備え、１つ以上の液圧室は、クランプ本体、またはクランプブシュの内部に実現されて、液圧媒体で満たされ、
ｇ）液圧媒体は、少なくとも１つの圧力発生装置によって、少なくとも１つの液圧室内で液圧をかけることができる、または液圧をかけられ、液圧は、クランプ本体と、クランプブシュとの支持面が互いに重なり合った状態で、互いに重なり合うクランプ本体およびクランプブシュの支持面に液圧半径方向圧縮力を生成し、この場合も、前記の液圧半径方向圧縮力によって、クランプ面が既に工作物または工具に当接した状態で、一方のクランプブシュと、他方の工作物または工具との間のクランプ面で、半径方向の液圧クランプ力が生成可能になる、または生成される。

支持面は、「中心軸線に対して軸線方向に傾斜した」という定義に対する代替的な他の定義において、中心軸線を含む切断面（長手方向断面）に沿った各部分で、円筒軸線として中心軸線の周囲に延びる、または中心軸線と平行な方向に傾斜できる、仮想の、または幾何学上の円筒面に対して、半径方向内側または外側に傾斜することもできる。

支持面は、好ましい方法では平坦な状態で実現され、特にくさび形またはのこ歯状で、好ましくはらせん状の円錐面上で、一定の傾斜角で傾斜しているが、特に、いくらかの軽い湾曲を伴って、様々な傾斜角で様々に傾斜することもできる。

１つの実施形態では、機械的クランプ力が生成され、かつ機械的クランプ力に加えて、液圧クランプ力が生成される。一般的に言えば、液圧クランプ力は、機械的クランプ力に対して調整される。

しかしながらクランプ装置は、純粋に機械的な方法で、または純粋に液圧によってクランプすることもできる。

この２つのクランプ原理を組み合わせることが好ましい。液圧クランプを用いて、好適には、機械的なクランプ原理では相殺できない、クランプされる工具シャンク、または加工される工作物の公差を相殺することが可能になる。変位要素を用いた機械的なクランプもまた、特に、軸線方向のクランプ力を生成することができ、その結果として、より大きいクランプ剛性を達成することができる。

好ましい実施形態では、液圧クランプ力の量は、機械的クランプ力の少なくとも２倍、または少なくとも５倍、または少なくとも２０倍に調節可能、または調節される。

１つの実施形態では、クランプ本体、およびクランプブシュの対応する支持面が、ピッチに適合した互いにねじ込む動きによって、係合位置に移動可能、または回転可能、またはねじ込み可能であり、支持面は、少なくとも部分的に互いに対向して位置し、かつ／または接触するように移動される。

半径方向の機械的クランプ力を生成するための軸線方向変位移動は、したがって前記係合位置から行うことができ、次に、液圧クランプ力を生成するために、圧力発生装置によって、１つ以上の室に液圧がかけられる。

好ましい実施形態では、液圧室同士の間に中間ウェブ（または仕切りウェブ）が配置される。中間ウェブの軸線方向寸法または厚さは特に小さく、好ましくは特に、室の軸線方向寸法または長さよりも、少なくとも４倍小さい。特に、中間ウェブは、１つ以上の支持面のピッチの倍数、特に２倍に対応する軸線方向距離で、１つ以上の支持面の下方に配置される。

１つまたは複数のウェブを設けることによって、膨張によって生成された力をクランプブシュに伝達する壁を様々な部分領域に分割することができ、そのそれぞれの領域から、様々なレベルの力を伝達することができる。したがって壁は、いくつかの領域に存在するように実現することができ、すなわち膨張が抑制される領域では伝達される力が小さくなり、膨張が抑制されない領域では、伝達される力が大きくなる。また、ウェブがあることによって、特に、圧力上昇が確実に一定になるように使用時に応力を変化させることに関連して、液圧室をより頑丈に実現することもできる。これに該当すれば、ウェブを備える室は、従来技術で開示されているよりも、より高い液圧に耐えることができる。結果として、クランプする品目の部分で、より高いクランプ圧が使用可能になる。

好適な実施形態では、クランプ本体の、またはクランプブシュの膜状の壁（または膨張膜）は、１つ以上の室と、１つ以上の支持面との間に形成され、液圧によって、１つ以上の支持面と共に、半径方向に変形可能または膨張可能である。

膜状の壁は、好ましくは中間ウェブで支持される。

壁は、ウェブとは別に実現されて、壁が少なくとも半径方向にウェブ上で支持されるように、好ましくは、壁がウェブに対して移動できるように、単にウェブの上に載せることができる。

しかしながら、壁は、中間ウェブに結合することもでき、特に、ウェブに溶接、またははんだ付け、または接着することができる。

ウェブが、１つの結合領域、または複数の結合領域で壁に結合された場合、前記１つ以上の結合領域での膨張は、減少させる、または完全に防止することができる。その結果、特に好適に決定された、圧力が変化する空間、または表面領域もしくは面域に画定された膨張域を、壁の外側に生成することができる。

１つの実施形態では、少なくとも１つの中間ウェブが、リングのように外周全体において閉じた状態で実現され、特に、中心軸線に垂直に延びる。

別の実施形態では、少なくとも１つの中間ウェブは、特に、中心軸線の周囲で、特に、４０度〜８０度、特に、５０度〜７０度の同じ捻れ角で捻れて、または渦巻き状もしくはらせん形に延びて実現される。

このような捻れた中間ウェブを複数提供することも可能であり、これは特に、例えば多条ねじとして同一の捻れ角で配置することができ、または特に、交差して実現されるなど互いに反対方向に向けられて、異なる捻れ角で配置することができる。例えば、一対のウェブ間には液圧媒体を供給することはできず、液圧媒体は、軸線方向に第１のウェブの対の後に続く、次の一対のウェブとの間に供給することができる。このようにして、非膨張域によって互いに分離された膨張域を生成することができる。

１つの実施形態では、少なくとも１つの中間ウェブが、外周の一部のみにわたって延びる。

１つ以上の中間ウェブは、クランプ本体またはクランプブシュの、特にシェル面、特に円筒形のシェル面に配置または実現することができる。

１つの実施形態では、交差する、または交点を実現する、あるいはダイヤモンド形状またはハニカム形状の、少なくとも２つ、または複数の中間ウェブが配置される。これは特に頑丈である。

１つの実施形態では、少なくとも１つの室は外周全体においてリング様に閉じており、特に、中心軸線に垂直に実現される。

別の実施形態では、少なくとも１つの室が、特に中心軸線の周囲に、渦巻き状、またはらせん状に延びて実現される。

別の実施形態では、少なくとも１つの室が、外周の一部のみにわたって延び、かつ／またはクッション形状、および／またはダイヤモンド形状、および／またはハニカム形状で実現される。

液圧室の幾何学的寸法については、次の特徴の少なくとも１つ、またはこれらの組み合わせを選択することができる。
ａ）室は、特に、同一の半径方向寸法、または高さを有し、これは特に、膜状の壁の半径方向厚さよりも大きく、好ましくは少なくとも２．５倍大きく、
ｂ）少なくとも軸線方向内側の室は、同一の軸線方向寸法を有し、
ｃ）軸線方向外側の室は、軸線方向内側の室の軸線方向寸法よりも小さい軸線方向寸法を有し、
ｄ）室の軸線方向寸法は、１つ以上の支持面のピッチよりも大きいが、ピッチの２倍よりは小さい。

液圧系では、１つの実施形態において、少なくとも１つ、または複数の液圧室は、少なくとも１つの液圧流路を介して、少なくとも１つの圧力発生装置と流体連通する。また、少なくとも２つの室は、特に、中間流路または開口によって、特に、中間ウェブ内で、または中間ウェブ同士の間で、好ましくは互いに流体連通するように実現される。

室の数およびサイズによって、支持面に設ける膨張域の数、したがってクランプ面に設ける膨張域の数を調節することが可能になる。例えば、表面粗さの程度が大きい工作物または工具をクランプするには、膨張域の規模が小さいほうが好都合な場合があり、クランプは、表面粗さが相殺されて均一なクランプが達成されるように、これに対応して小規模な力推移（ｆｏｒｃｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ）で作用する。大きいクランプ力が所望されるときは、比較的大きい膨張域が好適な場合がある。流体的に互いに結合された室は、室内の圧力上昇を容易にし、かつ向上させて、個別の室同士の間の圧力均一化を可能にし、クランプ力を安定させるのに役立つ。これに代えて、またはこれに加えて、いくつか、または全ての室を流体的に互いに分離することができ、その結果、全てではなく、いくつかの室のみに圧力がかかる。

１つの実施形態では、軸線方向に垂直な少なくとも１つの断面、ならびに／あるいは１つまたは複数の室の前記軸線方向と平行な、または前記軸線方向の１つの長手方向断面は、１つ以上のウェブよりも大きい。

本発明に係る１つの実施形態によるクランプ装置で、工作物または工具をクランプする方法は、特に、以下の方法ステップを含む。
ａ）クランプ本体およびクランプブシュの対応する支持面を、ピッチに適合された互いにねじ込む動きによって係合位置に移動させるステップであって、係合位置では、支持面が少なくとも部分的に互いに対向して位置し、かつ／または接触するように移動される、移動させるステップ。
ｂ）半径方向の機械的クランプ力を生成するために、軸線方向変位移動を前記係合位置から生成するステップ。
ｃ）液圧クランプ力を生成するために、圧力発生装置によって、１つ以上の室に液圧がかけられるステップ。

１つの実施形態では、ウェブと流体的に密接な室は、クランプ本体をウェブと一体化した部品にして実現することによって作成され、その室の力は、好ましい方法で、クランプブシュに同時に伝達することができる。クランプ本体をウェブと一体化して実現することにより、クランプ本体が、特に頑丈で強固な構造を有することがさらに可能になる。

複数の実施形態において、クランプ装置の個別の構成部品、好ましくはクランプ本体の構成部品は、全体的に、または少なくとも部分領域において、付加製造工程によって、特に金属または合金などの金属材料で、すなわち形成工程で、または形成の結果製造される。

特に、製造工程のうちの１つ、または製造工程の組み合わせを使用することが可能であり、これは、「Ｃ．Ｋｏｒｎｅｒ−Ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｍｅｌｔｉｎｇ−ａ ｒｅｖｉｅｗ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｖｉｅｗｓ，６１：５，２０１６，ｐａｇｅｓ３６１−３７７」、または「Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｅ． Ｍｕｒｒ−Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ａｎｄ Ａｌｌｏｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｂｙ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：Ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ３Ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，２０１２，ｐａｇｅｓ４２−５４」の記事で開示されており、あるいは知られている３Ｄ印刷工程、特に選択的レーザー焼結工程、または選択的レーザー溶融工程、またはレーザー肉盛溶接の工程を使用することもできる。

１つの実施形態では、レーザー焼結工程などの形成工程において、前記の方法でウェブが製造されるだけでなく、形成工程を用いて製造可能な、クランプ本体の他の構成部品も製造され、レーザー放射の結果、金属粉が蓄積されて、これがその後正確に正しい位置で凝固される。例えば、レーザー肉盛溶接中は、粒度が約１／１００ｍｍの金属粉を使用することができる。レーザー肉盛溶接中は、このような粉末で、最小厚さ１／１０ｍｍの範囲内の粉体層を達成することができる。

しかしながら、固化された金属粉と共に、遊離した、または流動的な、または固化していない金属粉が、さらに構成部品上、または構成部品内に残留することが多く、何をおいても室から除去しなければならない。この目的のために、ウェブ間、および／またはウェブ内に、破断または開口を設ければ好適であり、この破断または開口を通して、金属粉が室から流れ出ることができる、あるいはこれを通して、特に金属粉を引き抜いて、または振り出して除去することができる。同心円状でない構成、すなわち捻れた、らせん状の、または渦巻き状の構成の場合、ウェブ自体が連続して実現される、すなわち開口がなく、軸線方向で見て後ろ側に位置する壁からの空間、すなわち機械側結合面に面する側（端部側）で終わっているとき、あるいはクランプチャックの場合は、機械側に面し、かつ／または軸線方向で見て前方に位置する壁から、すなわち機械側結合面とは反対側に位置するクランプ手段の側（端部側）で終わっているときには、これが好適な場合がある。このようにして、ほぼ流体的に密接な状態で確実に閉じた中空の室を作成した後に、捻れたウェブに沿って、かつ軸線方向前方および／または軸線方向後方に配置された、ウェブと壁との間にある開口を通して、金属粉を逃がすことができる。クランプ手段の軸線方向前方、または前方軸線方向端部に配置されるのは、特に、例えば機械側クランプ面を含む、クランプ手段の機械側端部と理解されるべきであり、その一方で、クランプ手段の軸線方向後方、または後方軸線方向端部に配置されるのは、クランプ側を実現するクランプ手段の端部、あるいはここから、またはここで工具または工作物をクランプ可能な端部と理解されるべきである。

１つの実施形態では、クランプ本体を作成するときに、特に、鍛造および／または加工して作られた好ましくはほぼ円錐形、または円筒形のブランクを提供することができ、これは、半径方向外向きの上面、または半径方向内向きの上面を備え、その後、形成工程によって、上面に１つ以上のウェブが作成される。

鍛造および／または加工によって、第１の方法ステップで製造されたブランクが、第１のステップで提供されると、特に簡単な製造方法が達成される。前記ブランクは、形成工程によって、またはさらに別の工程によって別の構造が構築される基礎面、または基礎構造を形成できる、上面を備えることができる。

特に、形成工程によって、クランプ本体には便宜上壁が作成され、好ましくは、その結果１つ以上のウェブが、面同士を接着して結合され、かつ／または特に材料に関して、壁と一体的に結合され、その結果特に、１つ以上のウェブは、壁を有する１つ以上の室の、室壁を実現する。

このような壁は、特に、既に述べた膜状の壁、または膨張膜とすることができる。壁が、特に同じ形成工程、または同じ形成ステップによって、材料同士を接着して（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ−ｔｏ−ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ｂｏｎｄ）、または１つ以上のウェブと一体的に作成されると、ウェブと壁との結合が非常に強力になり、薄壁の壁を作成することも可能になる。

室全体が１つの形成工程で、１つの材料層で作られると、非常に柔軟に、特に、様々な室の、またはウェブの断面を作ることが可能になる。言い換えれば、様々な形状にした中空の室を柔軟に作成することができる。

しかしながら、ウェブは、放電加工、またはフライス、または旋盤などで、材料を除去することによっても作成することができる。

１つ以上の室は、特に、軸部で長方形の断面を有する。室の長方形の断面により、特に、断面の長辺がクランプ本体の壁とほぼ平行に配向されるときに、好適な圧力伝播が可能になる。

クランプ本体、および／またはクランプブシュを円錐形で実現することと比較して、中空円筒形のクランプブシュと連携する、円筒形のクランプ本体の利点は、クランプブシュの内径および外径の使用可能な寸法が、クランプ本体の円錐形状によって事前に定義されず、内径または外径をクランプ作業に柔軟に適合させられることである。また、円錐形状と比較して、液圧力生成手段が、主なクランプ力を提供する機械力生成手段を必要とせずに排他的に、クランプ力を使用可能にすることもできる。この代替として、クランプ本体、および／またはクランプブシュを、先細に、または円錐形で実現することが可能である。

本発明によれば、のこ歯ねじの場合のような、純粋な機械的クランプの問題、特に、スティックスリップが回避され、すなわちねじの摩擦、および静摩擦ならびに離脱トルクが低減されて、機械的クランプ力はわずかしか必要とされず、クランプ力の大部分が液圧によって供給される。

本発明は、例示的な実施形態を用いて、以下でより詳細に説明される。この場合、図面に示された概略図も参照されたい。

従来技術によるクランプ装置の長手方向断面を示す。 機械的クランプの原理を概略的に表した断面図を示す。 本発明の第１の実施形態による、クランプ装置の部分側断面図を示す。 図３によるクランプ装置の拡大詳細図を示す。 本発明の第２の実施形態による、クランプ装置の部分側断面図を示す。 本発明の第３の実施形態による、クランプ装置の部分側断面図を示す。 本発明の第４の実施形態による、クランプ装置の部分側断面図を示す。 本発明の第５の実施形態による、クランプ装置の部分側断面図を示す。 スロット付きのクランプブシュの、第１の実施形態の斜視図を示す。 スロット付きのクランプブシュの、第２の実施形態の斜視図を示す。 スロット付きのクランプブシュの、平坦化された部分壁の上面図を示す。 スロット付きのクランプブシュを有する、クランプ装置の断面図を示す。

図１〜図１２において、互いに対応する部品、およびサイズには、同じ参照符号が付されている。

図１は、従来技術で知られているクランプ装置１の長手方向断面を示す。クランプ装置１は、鎖線で示されている工作物５０をクランプ（または非確動的に保持）するために提供され、その目的は特に、工作物５０を加工するために、または加工中に、工作物５０を機械スピンドル（図示せず）に、または加工機もしくは電動工具の回転部品もしくは非回転部品に連結することである。

工作物５０をクランプするクランプ力が使用可能になる、またはクランプ力が生成されるクランプ領域４０において、クランプ装置１は、クランプ面１１を有するクランプブシュ１８であって、クランプ面１１は、Ｒ方向に半径方向外側に向けられる、または半径方向外側を指す、あるいは外面もしくはシェル面、または外壁に配置されて、非確動的に結合またはクランプするために、工作物５０の対向クランプ面５１に当接する、クランプ面１１を有する、クランプブシュ１８と、クランプ面１１、および対向クランプ面５１にクランプ力を加えることによって、クランプブシュ１８をクランプする、クランプ本体２と、を備える。クランプ装置１の共通の中心軸線Ｍに対して、かつクランプ本体２と同軸に、スリーブ状のクランプブシュ１８が、前記クランプ本体の周囲に配置される、または前記クランプ本体を囲む。一般的に言えば、クランプブシュ１８は、容易に拡張できるようにスロット付きである、または膨張スロットが設けられている。

また、クランプ装置１は、それ自体周知の方法で、機械スピンドル（図示せず）と結合または連結するための、シャンク部１７を有する。

クランプ力は、クランプ本体２の外面もしくはシェル面、または外壁にある、少なくとも１つの支持要素１４と、半径方向内側に向けられた、クランプブシュ１８の内面または内壁にある、少なくとも１つの対応する、または相互作用する支持要素１５とによって生成される。

支持要素１４および１５は、クランプ装置１の、またはクランプ本体２の、ならびにクランプブシュ１８の中心軸線Ｍに対して、くさび形に、またはのこ刃状に傾斜している。

機械的なクランプ要素１２は、中心軸線Ｍと平行なクランプ移動方向ＥＳにおいて、例えば、ねじ付きピン１３によって、軸線方向に、または直線的にＺ方向に変位することができ、その結果、機械的なクランプ要素１２は、表面接触によって、または端面せん断面１９がクランプブシュ１８の端面に当たった後で、クランプブシュ１８もクランプ移動方向ＥＳへ直線的に引っ張る。クランプ要素１２と、ねじ付きピン１３とは、変位要素の一例を共に形成している。

クランプブシュ１８の周囲に配置された工作物５０は、リング体５の停止部によって、軸線方向に所定の位置に保持される。クランプブシュ１８が、その後、クランプ移動方向ＥＳへ直線的に変位した場合は、クランプブシュ１８の１つ以上の支持要素１５が、クランプ本体２の１つ以上の支持要素１４上で摺動する。これにより、クランプブシュ１８は、そのクランプ面１１が工作物５０の対向クランプ面５１に当たる寸法まで広がり、支持要素１４および１５の半径方向圧縮力によって、規定されたクランプ力がクランプ面１１、および５１で増大する。

この代替として、クランプ本体２もまた、クランプ要素１２によって、クランプブシュ１８に対して軸線方向に変位させることができる。

支持要素１４および１５の動作方法については、図２でより詳細に説明する。

図２は、特に、のこ歯ねじの方式で、または図１によって実現されたクランプまたは保持の原理の、軸線方向における長手方向断面を示し、この原理は、本発明による全ての実施形態に移行可能、または適合可能である。図２の例では、工作物５０は、クランプブシュ１８によって、半径方向のクランプ力Ｆ_Ｒが内側から半径方向にかかることによってクランプされ、クランプ力Ｆ_Ｒは、クランプマンドレルと同様に、半径方向の成分、または座標Ｒの方向へ、半径方向外向きに作用する。外側から工作物または工具を囲むクランプブシュによる、外側から内側への逆クランプもまた、特にクランプチャックとして当然可能である。

クランプブシュ１８は、Ｚ方向に、または中心軸線Ｍに対して軸線方向に作用する挿入力Ｆ_ＥＳによって軸線方向に移動され、結果として、同時に半径方向外向きに変形、またはクランプされる。この目的のために、長手方向断面において、クランプブシュ１８の１つまたは複数の支持要素１５の、軸線方向に対して傾斜角αにされた、または中心軸線Ｍと平行にされた１つまたは複数のくさび形の支持面１５Ａが、１つの支持面、または複数の支持面１４Ａで支持され、支持面１４Ａは、これに対応してクランプ本体２の１つまたは複数の支持要素１４の傾斜角αで傾斜し、１つ以上の前記支持面に沿って傾斜角αで摺動する。静止状態、または解除状態では、半径方向、またはほぼ半径方向に延びる、１つ以上の支持要素１５の１つ以上の端面１５Ｂは、隣接する１つ以上の支持要素１４の１つ以上の端面１４Ｂと互いにぶつかることができ、また、支持面１４Ａと１５Ａとは、わずかに離間したままにしておくこともでき、すなわち重なり合ったり、遊びを伴って共に配置されたりすることはない。図示されている状態では、対応する端面１４Ｂの端面１５Ｂは、しかしながら、クランプ力Ｆ_ＥＳの効果によって、変位経路ΔＺで、互いに向かってＺ方向に変位されており、傾斜角αでの傾斜のために、１つ以上の支持要素１４上にある１つ以上の支持要素１５は、半径方向経路（または偏向）ΔＲで、半径方向外向きに変形する、または付勢されており、半径方向経路ΔＲは、ΔＲ＝ΔＺｔａｎαに対応する傾斜角αに応じて、軸線方向経路ΔＺに割り当てられる。半径方向経路ΔＲで、前記半径方向に移動または偏向し、あるいは外側へ膨張することによって、クランプブシュ１８全体が、ΔＲでクランプまたは偏向され、あるいは外側へ膨張し、結果として、クランプ本体２の外側を向いた１つ以上の支持面１４Ａを介して、クランプブシュ１８の内側を向いた１つ以上の支持面１５Ａに半径方向圧縮力Ｆ_Ｒが加わり、これが最終的にクランプ力として、反対側に位置するクランプ面１１および５１上の工作物５０に外向きに作用して、クランプブシュ１８と工作物５０との間の変形、および弾性復元力、ならびに作用反作用の法則によって物理的に増大する。同時に、伝達性トルクと剛性とを同時に増加させる軸力成分Ｆ_Ａが加わる。

したがってクランプブシュ１８は、偏向させることなく、または２部品もしくは複数部品設計にすることなく簡単にクランプ本体２に取り付けられ、この事例では、支持要素１５は、Ｚ方向に支持要素１４よりも前に配置することができ、好ましい実施形態では、支持要素１５および１４は、そのそれぞれの支持面１５Ａおよび１４Ａが、いずれの事例においても、ねじ、またはらせん状の曲線もしくはらせんに沿って延びた形態で実現または配置され、ピッチＰ_ＳＧは、図２の長手方向断面における支持要素１４または１５同士の間の距離に対応する。複数の支持要素１４または１５は、縦に並べてらせん状に配置することが可能である。しかしながら、ねじまたはらせん状の曲線に沿って連続した、または破断のない支持要素１５および１４、または支持面１５Ａおよび１４Ａが提供されることが好ましい。連続した支持要素１５に対応して、連続する支持面１５Ａは、ピッチＰ_ＳＧを有するらせん状で実現され、かつ傾斜角αで傾斜し、したがってクランプブシュ１８に好ましい方法で実現され、連続した支持要素１４に対応して、連続するクランプ本体２の支持面１４Ａは、ピッチＰ_ＳＧを有するらせん状で実現され、かつ傾斜角αで傾斜する。結果として、支持要素１４および１５と、クランプブシュ１８およびクランプ本体２とは、めねじまたはおねじの場合のように、ねじ込み運動、または回転運動により、互いに回転させたり、互いにねじ止めしたりねじ込んだりすることができる。この事例では、ねじ込まれると、２つの支持ねじ、または支持面１４Ａおよび１５Ａは、最初は大きい圧縮力は加えられずに緩く重なり合う。２つの支持面１４Ａおよび１５Ａを、軸線方向変位移動させてＺ方向に、互いに向かって軸線方向に変位させる挿入力Ｆ_ＥＳが次に加わり、その結果、まず２つの支持面１４Ａおよび１５Ａが互いに接触するように移動し、次に、支持面１４Ａおよび１５Ａの傾斜によって、支持面１４Ａと１５Ａとが互いに押圧される半径方向圧縮力Ｆ_Ｒが生じ、これに応じて工作物５０に外向きに加わる半径方向クランプ力が生じる。１つ以上の支持面１４Ａおよび１５Ａの形状が、くさび形、またはのこ歯状の形状であるため、このようなねじもまた、のこ歯ねじと呼ばれる。しかしながら逸脱した形態、特に、支持要素１４および１５、または支持面１４Ａおよび１５Ａが、湾曲した、または複数の水平面を有することもまた可能である。

図１および図２で図示され説明されている実施形態では、工作物５０は、内側からクランプされる、すなわちクランプ装置は、工作物５０を通って突出する。このようなクランプ装置は、クランプマンドレルとも呼ばれる。この代替として、工作物または工具は、外側からクランプすることもでき、すなわちクランプ装置は、工作物または工具を囲む。このようなクランプ装置は、クランプチャックとも呼ばれる。よって、クランプ面と支持要素との配列は、図１および図２によるクランプマンドレルと比較して、半径方向に反転する、すなわち外側から内側へ向かう配列から、この場合は内側から外側へ向かう配列になる。

本発明によれば、例えば、図１および図２によって、または背景技術で述べたＥＭＵＧＥの実施形態ＳＧに従って説明したように、付加的に、または好ましくは主として、液圧をかけられた室によって供給される液圧クランプによって、クランプ装置が改善され、さらに発展している。この目的のために、作動油などの液圧媒体で満たされた液圧室が、支持面１４Ａまたは１５Ａの近くで、クランプ本体２に、またはクランプブシュ１８に設けられる。液圧室は、液圧媒体で満たされ、液圧がかかって、支持面で付加的な液圧圧縮力が生成され、その結果、クランプ面および対向クランプ面で付加的な液圧クランプ力が生成される。

図３は、ここではクランプ本体２にこのような液圧室３を有するクランプ装置１０の、例示的な実施形態を部分側断面図で示す。図４は、部分的に断面にした図３の部品の拡大詳細図を示し、室３が見えるようになっている。

クランプ領域４０において、クランプ装置１０はクランプ本体２を備え、クランプ本体２は、図１および図２では、クランプブシュ１８の内側に、好ましくは共通の中心軸線Ｍの周囲に配置されている。工作物５０はこの場合も、その対向クランプ面５１が、クランプブシュ１８の（ここでは外側にある）クランプ面１１に配置される。クランプ面１１から離れた（内）側に、クランプブシュ１８はこの場合も、１つ以上の支持要素１４を備える。

図１と比較して、図３および図４による本発明に係る実現では、作動油、または作動油などの液体液圧媒体で満たされた、液圧ｐ_Ｈがかかった液圧室３は、クランプ本体２の内部に設けられる。

室３は、壁６にそれぞれ囲まれ、壁６は、液圧ｐ_Ｈ、および液圧媒体に関して耐圧性である。

軸線方向寸法、または厚さｄを有する、中間ウェブ、または仕切りウェブ７が、室３同士の間で、中心軸線Ｍと平行な軸線方向、またはＺ方向に配置される。

図４による例示的な実施形態では、室３は全て、同一の半径方向寸法、または高さｂを有する。

外向きの半径方向Ｒにおいて、室３は、１つ以上の支持要素１４から、比較的短い半径方向距離ｅで配置され、すなわちこの位置は、クランプ本体２の領域がその間にある状態で、比較的薄い膜状の壁８が形成されて、そこに１つ以上の支持要素１４が配置されるように、半径方向の最も内側に配置される。寸法ｅは、特に、寸法ｂとほぼ同一になるように選択される。室３で圧力が増加することにより、薄い壁８が半径方向Ｒに外向きに押圧される。中間ウェブ７は、壁８を支持する。

内側の３つの室３は、好ましくは同一の軸線方向寸法、または長さａ１を有し、２つの外側の室３は、好ましくは、ａ２＜ａ１のより小さい軸線方向寸法を有する。

中間ウェブ７の軸線方向厚さｄは、室３の軸線方向寸法ａ１よりも少なくとも４倍小さく、好ましくは少なくとも５倍小さい。中間ウェブ７の軸線方向厚さｄはまた、通常、ピッチＰ_ＳＧよりも小さくなるように、特に、明らかに小さくなるように選択され、例えば、２〜１０倍小さくなるように選択される。例えば、ｄは、確実に１〜３ｍｍになるように選択することができる。

軸線方向寸法ａ１およびａ２は両方ともピッチＰ_ＳＧよりも大きいが、Ｐ_ＳＧ２つ分よりは小さく、その結果、室３は、長手方向断面において、全体的にのこ歯の支持面１４Ａもしくは支持要素１４、またはねじ付き部分の下方に延び、かつ長手方向において、隣接するのこ歯もしくは支持要素１４、またはねじ付き部分の下方の領域にさらに突出する。

したがって、１つおきの支持面１４Ａの下方に中間ウェブ７があり、中間ウェブ７は同時に、非液圧式の機械的支持およびクランプを形成し、ここでは壁領域８の変形が小さい。１つ以上の支持要素１４の領域の終わりまでの残りの縁部は、軸線方向寸法Ｃを有し、これも変形が小さい。

より全体的に見ると、中間ウェブ７は、１つ以上の支持面１４ＡのピッチＰ_ＳＧの倍数、または整数倍、特に２倍に対応する軸線方向距離で、１つ以上の支持面１４Ａの下方に配置される。

図３および図４に示す事例では、中心軸線Ｍの周囲に配置された５つの膨張域が、好ましい方法で壁８に生成され、軸線方向において最初と最後の膨張域は、これらの間に位置する３つの膨張域よりも幅が狭い。個々の膨張域は、ウェブ７が配置された領域によって画定され、ウェブ７は、ウェブ７が壁８に結合される位置で、壁８の膨張を軽減または防止する。

ここに挙げた寸法は、全ての実施形態で指定されているように選択できるが、所望のクランプ、およびクランプされる工作物または工具に応じて、別の方法で、かつ互いに異なるように選択することもできる。また、室３は、図示されている長方形の断面以外の断面、例えば、円形または楕円形、あるいはダンベル形状の断面を有することができる。

好ましい実施形態では、液圧室３は、少なくとも１つの液圧流路１７によって、例えばリング体５に設けられた、少なくとも１つの圧力発生装置１６と流体連通する。流路１７と室３とは、この目的のために、周辺区域に対して流体的に閉じている、または閉じた液圧系を形成し、その結果、圧力発生装置１６によって、室３内の液圧ｐ_Ｈをほぼ漏れがないように調節することが可能になる。特に、圧力発生装置１６は、ねじ込まれたときに流路１７の流体空間を減少させる、ねじ付きのねじにすることができ、その結果、そこに結合された流路１７、および室３内の液圧を増加させることができ、ねじが外れると、これに対応して液圧を再度減少させることができる。しかしながら、調節可能な圧力ピストンなど、能動的に制御可能な圧力発生装置も提供することができる。室３の少なくとも一部、または全ては、特に隔壁もしくは中間ウェブ７内で、または隔壁もしくは中間ウェブ７同士の間で、あるいは１つまたは複数の円周状の室３の形態で、中間流路または開口によって、互いに流体連通するように実現できるが、流路１７、および／または圧力発生装置１６にそれぞれ個別に結合される。

図５、図６、および図７は、液圧室３、およびその間に位置する中間ウェブ７の設計の、異なる例示的な実施形態を示す。中間ウェブ７は、好ましくは、クランプ本体２のシェル面１９、特に円筒形のシェル上に、延びる、または配置する、または実現することができる。

図５に示す例示的な実施形態では、複数の、例えば３つの中間ウェブ７は、らせん状の曲線の形態で、あるいはねじの方式、または中心軸線Ｍに対してピッチ角もしくは捻れ角βで捻れて、中心軸線Ｍの周囲にそれぞれ延び、好ましくは、クランプ本体２の円筒形のシェル面１９に配置または実現されている。したがってウェブ７は、特に、多条ねじ、例えば三条ねじとして、またはこれに類するものとして実現される。

支持要素１４を有する膜状の壁８は、ウェブ７に固定、または結合、または配置され、かつ支持される。各中間ウェブ７の端部２３同士の間で開くか、または開口２０を備える、個別の液圧室３が、ウェブ７同士の間に形成され、その結果、液圧媒体は、各室３に入ることが可能になる、あるいは室３は、互いに流体連通、または流れ連通する。

ピッチまたは捻れ角βの好ましい値は、４０度〜８０度、特に、５０度〜７０度である。ピッチまたは捻れ角βは、ウェブ７の長さにわたって変化させることもできる。ピッチまたは捻れ角βは、支持面または支持要素のピッチ角に好適な方法で適合され、その結果、ウェブのピッチは、ピッチＰ_ＳＧと一致する。

また、連続したらせん状の曲線のウェブ７を、特に一条ねじの形態で、１つのみ設けることが可能であり、その結果、開口２０は、ウェブ７の空間に位置し、これも捻れるかまたはらせん状の、連続した室３の最初と最後にのみ設けられる。

らせん状に湾曲した、または捻れたウェブ７を有する前記の実施形態は、線接触を実現でき、とりわけウェブが、支持面または支持要素のねじ山またはねじ型に従うことができ、その結果、力の配分が均一な、比較的頑丈な構造が達成されるという利点がある。隣り合って延びる複数の、すなわち２つ以上のウェブを有する多条の実施形態の事例では、外周にわたってより均一な力配分が達成される。

図６による例示的な実施形態では、中間ウェブ７は、液圧室３同士の間で、ほぼリングの形状で、またはそれ自体が閉じた方式で実現され、中心軸線Ｍに垂直に延びて配置される。したがって室３は、これに対応して、中心軸線Ｍの周囲で、中空の円筒形セグメントになっている。室３を満たすために、開口２４が中間ウェブ７に設けられ、これを通じて個別の室３が互いに流体的に連通する。開口２４は、ウェブ７の長さに対して、特に小さい。このようなリング形状の液圧室３の利点は、これらが円周状なので、容易に作成できることにある。

ウェブ７はこの場合も、前記の実施形態では外周全体にわたって同一の軸線方向位置にある、膜状の壁８を支持する。

図７は、さらに別の例示的な実施形態を示し、ウェブ７および７’が、交差して延びている。第１の中間ウェブ７は、中心軸線Ｍに対して傾斜角または捻れ角βで、これも捻れた状態で、またはらせん状の線に沿って配置されて設けられる。第２の中間ウェブ７’は、交点、または結合点で第１の中間ウェブ７に結合されて、第１の中間ウェブ７から突き出ており、中心軸線Ｍに対するピッチまたは捻れ角γで傾斜して、中心軸線Ｍに対して、第１の中間ウェブ７とは反対方向に捻れた状態で延びている。ウェブ７と７’とは、好ましくは鋭角の角度１８０度−β−γで、または鈍角のβ＋γで交差する。ピッチまたは捻れ角β、あるいはピッチまたは捻れ角γの好ましい値は、それぞれ４０度〜８０度、特に、５０度〜７０度である。特に、β＝γが適用される。

開口２０は、これを介して、一方の側は２つのウェブ７によって画定され、もう一方の側は２つのウェブ７’によって画定された液圧室３が互いに流体連通し、開口２０は、第１の中間ウェブ７の端部と、第２の中間ウェブ７’の端部との間に形成される。ウェブのこのような網状、または交差した配置により、支持要素１４を有するクランプ膜、または壁８が、特に頑丈に支持される。

図７による構造を用いて、クッション形状の膨張域を作成することも可能になる。クッション形状とは、この事例では、周方向全体に１つの膨張域が設けられるのではなく、周方向に複数の膨張域が前後に設けられることを意味する。ウェブ７および７’のハニカム形状、または網状構造によって作成された膨張域は、特に、ダイヤモンド形状、またはハニカム形状の膨張域として壁８に見られ、多くの点接触が実現される。他の設計、特に円筒形セグメント、または楕円形状なども可能である。

ウェブ７のピッチ、および室のピッチは、支持面にうまく配分するために、Ｐ_ＳＧの倍数にすることが好ましいが、工作物の変形に応じて様々に調節することができる。

例えば、変形されない、またはわずかしか変形しない領域で、工作物に切り込みまたは凹所を提供することができ、その結果、そこではクランプブシュによるクランプは得られず、あるいはそこには液圧膨張による圧縮力が生じない。

次に図８は、工具５５のクランプの例示的な実施形態を示し、クランプ装置１０はクランプチャックとして実現されている。工具５５の外側クランプ面５６は、ここではクランプブシュ３２の内側クランプ面３７でクランプされる。クランプブシュ３２は、ここでは内側を向く機械的な半径方向クランプ力Ｆ_Ｒを生成するために、クランプブシュ３２の支持要素３４と、クランプブシュ３２を囲むクランプ本体３６の支持要素３５とが相互作用することによって、好ましくは中心軸線Ｍと同軸に、この場合も機械的に移動されて、事前クランプ状態になる。ここでもウェブ７によって互いに分離され、液圧流路１７、および圧力発生装置１６を介して液圧ｐ_Ｈをかけることができる液圧室３が、クランプ本体３６にさらに設けられる。結果として、クランプ本体３６の室３と支持要素３５との間にある薄い壁３８が、内向きに押圧されて、最終的にクランプブシュ３２のクランプ面３７、および工具５５のクランプ面５６で液圧クランプ力Ｆ_Ｈを生成する。室３の、および中間ウェブ７の配置は、図５〜図７に類似した別の変形で実施することもでき、ウェブ７、または７’もまた、各事例においてクランプ本体３６の外側ではなく内側に提供される。

クランプ本体２の端壁は、参照符号２１および２２で、図５、図６、および図７に示されている。クランプ要素１２の停止面は、好ましくはこの場合もクランプブシュ１８に当接し、クランプ要素は、ねじ付きピン１３などのアクチュエータを使用してクランプ移動方向ＥＳに軸線方向に変位させることができ、その結果、クランプブシュ１８に軸力が加わり、これによって、図１および図２で既に説明したように、クランプブシュ１８の支持要素１５を、クランプ本体２の支持要素１４に対して軸線方向に変位させることができる。結果として、半径方向圧縮力Ｆ_Ｒが、支持要素１４と１５との間で生成され、これは、ここでもクランプ面１１および５１で、半径方向の液圧によらないクランプ力、または純粋に機械的クランプ力を生成する。

例示的な実施形態では、液圧室３の液圧ｐ_Ｈは、支持要素１４または３４を有する壁８または３８で圧力を生成し、これが最終的に、クランプブシュ１８と、工作物５０または工具５５との間にあるクランプ面１１および５１に対する液圧によるクランプ圧、または液圧クランプ力になる。

機械的な挿入移動と、これに対応する半径方向の材料クランプ、およびクランプブシュ１８の変形とによって生成される半径方向圧縮力Ｆ_Ｒは、室３の液圧ｐ_Ｈのために、液圧半径方向力Ｆ_Ｈによって補足または（ベクトル的に）重畳され、その結果として、半径方向クランプ力Ｆ_Ｒ＋Ｆ_Ｈが生成される。前述した、結果として生じた半径方向クランプ力Ｆ_Ｒ＋Ｆ_Ｈは、挿入移動ＥＳによる機械的な事前クランプと、液圧室３の液圧ｐ_Ｈ、および結果として生じた液圧クランプ力Ｆ_Ｈよる液圧クランプとの両方によって、工作物または工具のクランプに対応する。

一般的に言って、半径方向の機械的クランプ力Ｆ_Ｒを生成するための挿入移動と、液圧ｐ_Ｈを生成するための挿入移動とは互いに一致し、その結果、液圧クランプ力Ｆ_Ｈは、機械的クランプ力Ｆ_Ｒよりも大きくなる。特に、Ｆ_Ｈ＞２Ｆ_Ｒ、好ましくはＦ_Ｈ＞４Ｆ_Ｒである。しかしながら、液圧クランプ力Ｆ_Ｈは、機械的クランプ力Ｆ_Ｒよりも明らかに大きく、例えば、最大１００倍にすることができる。液圧クランプ力Ｆ_Ｈの一般的な値は、必要な保持力の約２０％であろう。その結果、この実施形態では、支持要素１４および１５、または３４および３５によって軽い機械的事前クランプが提供され、必須かつ主なクランプ力は、液圧で生成される。その結果、特に、図１による従来技術にあるような、工作物用の軸線方向の停止部が全く必要なくなる。

ウェブ７は、好ましい方法で、クランプ本体２ののこ歯の後部領域に配置され、その結果、変形性／半径方向経路が理想的になり、ウェブは、自由表面で終了する（図８を参照）。

図９〜図１１は、本発明によるクランプ装置の一部としての、または本発明によるクランプ装置で使用するための、スロット付きのクランプブシュ１８を示し、個別のスロット６０を有するスロット付きの壁を備え、スロット６０は、特に、クランプブシュ１８の中心軸線に対して、ほぼ軸線方向に延びている。

図９において、各スロット６０は、特に、狭いスロット６１と、広いスロット（または広がり）６２とを含み、広いスロット６２はスロット６０の閉じた端部を形成し、クランプブシュ１８の端面１８Ａまたは１８Ｂにある第１のスロット６１は、開いた状態で終わっている、または開いている、あるいはその位置に開放端を備える。

この場合、図９による実施形態では、スロット６０は互い違いに実現され、またはいずれの場合も、反対側に位置する端面１８Ａと１８Ｂとに開いて実現され、言い換えれば、スロット６２の閉じた両端は、それぞれ軸線方向の反対側を指す。

好ましい方法において、スロット６０は、互いに同じ分離角で、等しく分配または配置され、例えば、分離角６０度の６つのスロットにすることが可能であり、または分離角３０度の１２のスロットにすることが可能である。また分離角は、全ての実施形態において異なるようにすることができる。

また、スロット６０は、いずれの場合も、その閉じた端部が各位置で同じ軸線方向を指すように、同一の端面１８Ａから軸線方向に延ばすこともできる。

最後に、全ての実施形態で、スロット６０が広がり６２を含まず、その閉じた端部にほぼ連続した同じ幅の、または小さい、もしくは異なる形状にされた、広がりを有するようにすることも可能である。

図９によって、スロット６０、特に、クランプブシュ１８の蛇行した壁が得られた結果、特に均一な状態で、クランプブシュ１８を径方向にクランプすることが可能になる。

クランプブシュ１８は、この場合も内壁に支持要素１５を備え、支持要素は、特に、ねじ、またはらせん状の曲線に沿って延び、また図９に見られるように、いずれの場合も、少なくとも部分的にスロット６０によって中断される。

図１０では、図９によるクランプブシュから生じて、両側が閉じたスロット７０が、いずれの場合も、片側が開いた２つのスロット６０同士の間にさらに配置され、スロット６０を、スロット６０の狭いスロット６１よりも特に広くすることが可能になり、特に、スロット６０の広がり６２とほぼ同じくらい広くすることができる。スロット６１同士と、スロット７０同士との間の角距離は、この場合も特に均一に分配され、スロット６０および７０は全て、この場合も特に軸線方向に、またはクランプブシュ１８の中心軸線と平行に延びる。

次に図１１は、図１０に似ているが、単にシェルを平坦化した図であり、スロット８０は、片側が開き、ここでも狭いスロット８１を含んで実現され、スロット８０は、１つの端部側で開き、閉じた端部は、軸線方向に反対方向に広いスロット８２上に配置され、図９および図１０とは対照的に、前記の片側で開いたスロット８０は、いずれの場合も、クランプブシュ１８の同一の端部側で開く、または閉じた端部が、いずれの場合も同一の軸線方向を指す。両端が閉じたスロット７０は、図１０と同様に、この場合もスロット８０同士の間に配置される。

３つの隣接するスロット、特に、２つのスロット７０と、その間に位置する１つのスロット８０とは、特に、その広いスロット８２の領域において、Ｔ型の結合を形成する横に延びたスロット９０によって、部分的に互いに結合することもできる。したがってスロット９０は、クランプブシュ１８の中心軸線の周囲で周方向に延びる。

図１１のスロット８０はまた、広いスロット８２なしに、そして当然、角距離もなしに実現することができ、これは、平坦化された平面的な距離として図１１に示されているが、同一または様々に実現することができる。

次に図１２は、クランプ本体２に取り付けられた、スロット付きのクランプブシュ１８の断面を示す。中空の円筒形セグメントの形態で実現された、複数の液圧室３が示されており、これは軸線方向に延び、図１２の断面では、したがってリングセグメントとして示されている。液圧室３同士の間には、この場合もそれぞれにウェブ７が形成され、図１２に見られるように、これが、スロット６０の直下に支持要素１４を形成する、クランプ本体２の外側領域を支持する。結果として、液圧室３に液圧がかかったときの液圧拡張にもかかわらず、スロット付きのクランプブシュ１８の、スロット６０の最も柔軟な領域における半径方向への拡張は最小限にとどまり、主にスロット６０同士の間に位置するクランプブシュ１８の壁領域が、クランプするために、移動して工作物に当接するように、外向きに拡張する。

前記の実施形態の根底にある概念は、したがってスロット付きのクランプブシュを、スロットが形成されている箇所で、ウェブまたは支持ウェブで少なくとも部分的に支持することにある。したがって、スロットの設計が異なる場合や、軸線方向に延びていない場合は、支持経路もまた、少なくとも部分的に前述の推移に従う。スロット形状、および少なくとも部分的にこれに従った支持ウェブの多様な変形が、ここでは考えられる。例えば、クランプブシュのスロットは、ドイツ特許第２０２０１１０５０９９８号明細書、またはドイツ特許第２０２０１１０５１００１号明細書に従った配置で配置することもできる。

全ての実施形態において、液圧室３は、クランプ本体、またはクランプブシュのいずれか、またはその両方に設けることができる。

好ましい方法において、クランプ装置、特にクランプ本体は、３Ｄ印刷工程で作成される。

１ クランプ装置
２ クランプ本体
３ 液圧室
５ リング体
６ 壁
７ 第１の中間ウェブ
７’ 第２の中間ウェブ
８ 壁
１０ クランプ装置
１１ クランプ面
１２ クランプ要素
１３ ねじ付きピン
１４ 支持要素
１４Ａ 支持面
１４Ｂ 端面
１５ 支持要素
１５Ａ 支持面
１５Ｂ 端面
１６ 圧力発生装置
１７ シャンク部（液圧流路）
１８ クランプブシュ
１８Ａ、１８Ｂ 端面
１９ シェル面（端面せん断面）
２０ 開口
２１、２２ 端壁
２３ 端部
２４ 開口
３０ クランプチャック
３１ 機械的クランプ要素
３２ クランプブシュ
３４、３５ 支持要素
３６ 中間ウェブ
３７ クランプ面
３８ 壁
４０ クランプ領域
５０ 工作物
５１ 対向クランプ面
５５ 工具
５６ クランプ面
６０ スロット
６１ 狭いスロット
６２ 広いスロット（広がり）
７０、８０ スロット
８１ 狭いスロット
８２ 広いスロット
９０ 横に延びたスロット
Ｃ 軸線方向寸法
ＥＳ クランプ移動方向（挿入移動）
ＦＡ 軸力成分
Ｆ_ＥＳ クランプ力（挿入力）
Ｆ_Ｈ 半径方向液圧押圧／クランプ力
Ｆ_Ｒ 半径方向機械的押圧／クランプ力
Ｍ 中心軸線
Ｐ_ＳＧ ピッチ
Ｒ 半径方向
Ｚ 軸線方向
ａ１ 軸線方向寸法
ａ２ 軸線方向寸法
ｃ 軸線方向距離
ｄ 厚さ
ｂ 高さ
ｅ 半径方向距離
ｐ_Ｈ 液圧
ΔＲ 半径方向経路
ΔＺ 変位経路
α 傾斜角
β 捻れ角
γ 捻れ角

Claims (10)

1. 工作物（５０）または工具（５５）をクランプして、特に、機械スピンドルに前記工作物または前記工具を連結する、クランプ装置（１、１０）であって、
   中心軸線（Ｍ）の周囲に延び、前記工作物（５０）または前記工具（５５）用の少なくとも１つのクランプ面（１１、３７）を有する、少なくとも１つのクランプブシュ（１８、３２）と、
   少なくとも１つのクランプ本体（２、３６）とを備え、
   前記クランプブシュ（１８、３２）は、前記クランプ面（１１、３７）から離れた側に少なくとも１つの支持面（１５Ａ）を有し、前記支持面（１５Ａ）は、らせん状の線に沿って、または所定のピッチ（Ｐ_ＳＧ）を有するねじ部分として、前記中心軸線の周囲に延び、かつ同時に前記中心軸線（Ｍ）に対して軸線方向の方向（Ｚ）に対して、または前記中心軸線（Ｍ）の周囲に延びる仮想円筒面に対して傾斜角（α）で傾斜し、
   前記クランプ本体（２、３６）は、前記クランプブシュ（１８、３２）に面する側に、少なくとも１つの支持面（１４Ａ）を有し、前記支持面（１４Ａ）は、らせん状の線に沿って、または所定のピッチ（Ｐ_ＳＧ）を有するねじ部分として、前記中心軸線（Ｍ）の周囲に延び、かつ同時に前記中心軸線（Ｍ）に対して軸線方向の方向（Ｚ）に対して傾斜角（α）で傾斜し、
   前記クランプ本体（２、３６）、および／または前記クランプブシュ（１８、３２）は、前記クランプ本体（２、３６）、または前記クランプブシュ（１８、３２）の内部に実現されて、液圧媒体で満たされた、１つまたは複数の液圧室（１４）を備え、
   前記クランプ本体（２、３６）および前記クランプブシュ（１８、３２）の互いに面する前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）を互いに動かして接触させるための、かつ／または軸線方向（Ｚ）に、軸線方向変位経路（ΔＺ）に沿って軸線方向変位移動させることによって、前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）を互いに向かって摺動的に移動させるための、少なくとも１つの変位要素（１２、１３）をさらに備え、その結果、前記クランプ面（１１、３７）の直径が、前記中心軸線（Ｍ）に対して半径方向（Ｒ）に修正できる、もしくは修正され、またはその結果、前記クランプ面（１１、３７）が、前記工作物（５０）または前記工具（５５）に既に当接した状態になり、半径方向の機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）が、一方の前記クランプブシュ（１８、３２）と、他方の前記工作物（５０）もしくは前記工具（５５）との間で生成可能になる、または生成され、
   少なくとも１つの前記液圧室（３）の前記液圧媒体に液圧（ｐ_Ｈ）をかけるために、少なくとも１つの圧力発生装置（１６）をさらに備え、前記クランプ本体（２、３６）と、前記クランプブシュ（１８、３２）との前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）が重なり合った状態で、前記クランプ本体（２、３６）と、前記クランプブシュ（１８、３２）との重なり合った前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）で半径方向の液圧圧縮力（Ｆ_Ｈ）が生成され、前記半径方向の液圧圧縮力（Ｆ_Ｈ）によって、前記クランプ面（１１、３７）が前記工作物（５０）または前記工具（５５）に既に当接している状態で、一方の前記クランプブシュ（１８、３２）と、他方の前記工作物（５０）または前記工具（５５）との間で、半径方向の液圧クランプ力（Ｆ_Ｈ）が生成可能になる、または生成される、クランプ装置（１、１０）。
2. 前記機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）に加えて、前記液圧クランプ力（Ｆ_Ｈ）が生成されて、好ましくは前記機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）に対して調整され、かつ／または前記液圧クランプ力（Ｆ_Ｈ）の量が、前記機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）の少なくとも２倍、または少なくとも５倍、または少なくとも２０倍に調節できる、または調節される、請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記クランプ本体、および前記クランプブシュの対応する前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）が、前記ピッチ（Ｐ_ＳＧ）に適合した互いにねじ込む動きによって、係合位置に移動可能、または回転可能、またはねじ込み可能であり、前記係合位置において、前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）は、少なくとも部分的に互いに対向して位置し、かつ／または接触するように移動され、特に、半径方向の前記機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）を生成するための前記軸線方向変位移動が、前記係合位置から行われ、次に、前記液圧クランプ力（Ｆ_Ｈ）を生成するために、前記圧力発生装置（１６）によって、前記１つ以上の室（３）に前記液圧（ｐ_Ｈ）がかけられる、請求項１または２のいずれか一項に記載のクランプ装置。
4. 中間ウェブ（７、７’）が、前記室（３）同士の間に配置され、特に、前記中間ウェブ（７）の軸線方向寸法（ｄ）が、前記室（３）の軸線方向寸法（ａ１）よりも小さく、特に、少なくとも４倍小さく、かつ／または特に、前記中間ウェブ（７）は、１つ以上の前記支持面（１４Ａ）の前記ピッチ（Ｐ_ＳＧ）の倍数、特に２倍に対応する軸線方向距離で、１つ以上の前記支持面（１４Ａ）の下方に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクランプ装置。
5. 前記液圧（ｐ_Ｈ）によって、前記１つ以上の支持面（１４Ａ、１５Ａ）と共に前記半径方向に変形可能、または膨張可能な、前記クランプ本体（２）の、または前記クランプブシュ（１８）の膜状の壁（８）が、前記１つ以上の室（３）と、前記１つ以上の支持面（１４Ａ、１５Ａ）との間に形成され、特に、前記クランプ本体（２）の、または前記クランプブシュ（１８）の前記膜状の壁（８）が、前記中間ウェブ（７、７’）で支持される、または前記中間ウェブ（７、７’）に結合される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置。
6. 少なくとも１つの前記中間ウェブ（７、７’）が、特に、前記中心軸線（Ｍ）に対して垂直に、リングのように閉じた状態で外周全体に延びる、または、
   少なくとも１つの前記中間ウェブ（７、７’）、または複数の前記中間ウェブ（７）が、特に、前記中心軸線（Ｍ）の周囲で、特に、同じ捻れ角、または特に、互いに反対方向に向けられた、例えば、４０度〜８０度、特に５０度〜７０度の異なる捻れ角で、渦巻き状もしくはらせん状に延び、
   少なくとも１つの前記中間ウェブ（７、７’）が、前記外周の一部のみに延びる、または、
   少なくとも１つの前記中間ウェブ（７、７’）が、前記クランプ本体（２）の、もしくは前記クランプブシュ（１８）のシェル面、特に、円筒形のシェル面（１９）に延びる、もしくは配置される、もしくは実現され、
   かつ／または、
   前記少なくとも２つの中間ウェブ（７、７’）が、交差する、もしくは交点を実現する、またはダイヤモンド形状、またはハニカム形状で配置される、
   請求項４または５のいずれか一項に記載のクランプ装置。
7. 少なくとも１つの前記室（３）が、
   特に前記中心軸線（Ｍ）に垂直に、リングのように閉じた状態で外周全体に延びる、または、
   特に前記中心軸線（Ｍ）の周囲に、渦巻き状、もしくはらせん状に延びる、または、
   前記外周の一部のみに延び、かつ／またはクッション形状で、および／もしくはダイヤモンド形状で、および／もしくはハニカム形状で実現される、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のクランプ装置。
8. 前記室（３）が、特に、同一の半径方向寸法、または高さ（ｂ）を有し、これは特に、前記膜状の壁（８）の半径方向厚さ（ｅ）よりも大きく、好ましくは少なくとも２．５倍大きく、
   少なくとも軸線方向内側の前記室（３）が、同一の軸線方向寸法（ａ１）を有し、
   軸線方向外側の前記室（３）が、前記軸線方向内側の室（３）の前記軸線方向寸法（ａ１）よりも小さい軸線方向寸法（ａ２）を有し、
   前記室（３）の前記軸線方向寸法（ａ１、ａ２）が、前記１つ以上の支持面（１４Ａ）の前記ピッチ（Ｐ_ＳＧ）よりも大きいが、前記ピッチ（Ｐ_ＳＧ）の２倍よりは小さく、
   前記１つ以上の室（３）が、軸部において長方形の断面を有し、
   前記特徴の少なくとも１つ、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のクランプ装置。
9. 少なくとも１つ、または複数の前記室（３）が、少なくとも１つの液圧流路（１７）を介して、前記少なくとも１つの圧力発生装置（１６）と流体連通し、
   特に、中間流路または開口によって、特に前記中間ウェブ（７、７’）内で、または前記中間ウェブ（７、７’）同士の間で、少なくとも２つの前記室（３）が互いに流体連通するように実現され、
   前記特徴の少なくとも１つ、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のクランプ装置。
10. 前記クランプ本体および前記クランプブシュの対応する前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）を、前記ピッチ（Ｐ_ＳＧ）に適合された互いにねじ込む動きによって係合位置に移動させ、前記係合位置において、前記支持面（１４Ａ、１５Ａ）は、少なくとも部分的に互いに対向するように位置し、かつ／または接触するように移動され、
    半径方向の前記機械的クランプ力（Ｆ_Ｒ）を生成するための軸線方向変位移動が、前記係合位置から行われ、
    前記液圧クランプ力（Ｆ_Ｈ）を生成するために、前記圧力発生装置（１６）によって、前記１つ以上の室（３）に前記液圧（ｐ_Ｈ）がかけられる、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のクランプ装置で、工作物または工具をクランプする方法。