JP2020026030A - 機械加工すべき工作物をクランプする装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物の所定位置での確実な中央クランプを実現し、クランプジョーキャリアの本体への設置がクランプ状態でバックラッシが無く、本体に対する工作物の移動を防ぐクランプ装置を提供する。【解決手段】本体３とキャリア９の間に自由空間を与え、弾性変形可能なスリーブが自由空間に挿入され、スリーブは互いに離間した２つの位置で本体３の外側８に当接し、圧力室が本体３、スリーブ及び２つの支持位置の間に作られ、圧力室に媒体が満たされ、そのため外側に向いた圧力がスリーブの壁に作用し、それを支持位置の間でキャリア９の方向に膨らませることで達成される。【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１のプレアンブル部分に従う機械加工すべき工作物をクランプする装置に関する。

例えば特許文献１が開示され、他のクランプ装置がこのような装置のデザインの例を与えている。それにより、対応する加工力を工作物に加えるために、機械加工すべき工作物が工作機械又はその工具テーブルに所定の位置で支持される。工作物はしばしば回転可能にセットされ、それによりクランプ装置により支持されなければならない付加的な遠心力が生じる。したがって、このようなクランプ装置は、固定ストッパの方向に軸方向に移動可能な少なくとも１つのクランプジョーから成り、それで工作物はクランプジョーとストッパ又は別な軸方向に移動可能なクランプジョーの間に固定できる。パワーチャックは、少なくとも３つの移動可能な又は旋回可能なクランプジョーを具備しなければならず、これらはチャック本体の中央に向かって又は機械加工すべき工作物に向かって移動し、その場合工作物はこれらのクランプジョーの間に延び、それらによって空間に中央に保持される。

クランプジョーはクランプジョーキャリア上に設置され、それにより最適なクランプ状況を達成するために、クランプジョーはクランプすべき工作物の大きさ又はその幾何学的条件に依存して容易に取り替えられる。クランプジョーキャリアは、例えばスピンドル又は電動機の形態の駆動装置に直接又は中間要素を介して接続され、従ってクランプジョーキャリアを支持するチャック本体に対して移動する。駆動装置はチャック本体にしっかり接続される。

このようなクランプ装置によって、チャック本体の長手軸及び／又は工作機械の加工軸に対して工作物の支持が決定的な関連性を有することが示された、というのは工作物の特定された実際の位置からのどんな逸脱又は偏向も工作物に対する製造誤差をもたらすからである。しかしながら、特に精密部品（precision workpieces）によって、これらの製造誤差をなるべく低く維持することが重要である。それにもかかわらず、クランプジョーキャリアとチャック本体の間の従来技術のクランプ装置はそれらのアセンブリにより生じる自由空間を有し、それで生じる工作機械力と存在し得る遠心力が工作物の僅かな移動を生じさせる。これが製造誤差になる。

ＥＰ１７５７３９０Ａ１

ゆえに、本発明により述べる問題は前述したタイプの装置のさらなる発展に関し、一方で、所定の位置における工作物の確実な中央にあるクランプが実現され、他方で、チャック本体でのクランプジョーキャリアの軸受（bearing）がクランプ状態においてバックラッシ（backlash）が無く、チャック本体に対する工作物の移動の可能性を防ぐことである。

この問題は特許請求項１の特徴部分の構成により解決される。

本発明の有利なさらなる実施形態は従属請求項に記載されている。

自由空間が、チャック本体と、それぞれのクランプジョーを収容するクランプジョーキャリアの間に設けられ、弾性変形可能なスリーブが自由空間に挿入され、当該スリーブは互いから離間した２つの位置でチャック本体の外側に当接する。媒体が満たされる圧力室がチャック本体、スリーブ及びその２つの支持位置の間に作られ、それにより外側に向いた圧縮力がスリーブの壁に作用し、それを支持位置の間でクランプジョーの方向に膨らませる。その結果、工作物のチャック本体へのバックラッシの無い設置が達成され、それでクランプ状態において、すなわち機械加工操作の間、発生する力が完全に受けられて支持され、チャック本体に対する工作物の移動の可能性が排除される。

工作物がクランプジョーの援助により室内にセンタリングされて保持された後、圧力室が満たされるので、クランプジョーキャリアとチャック本体の間の軸受間隙、又は現地条件により引き起こされるこれら２つの構成部品の間の他のエアギャップが完全に補償される。スリーブはクランプジョーキャリアを外側に押圧し、それでそれはクランプジョーキャリアに対して押圧される。スリーブのこのような膨出は素早く生じ、ポンプをスイッチオフすることでいつでも停止でき、それにより外側に作用する力が注入媒体の量により調整される。

クランプジョーのクランプジョーキャリアへの位置決めは、ボルト、案内溝又は他の公差の無い構成部品ペアの手段によって実現されるので、通常、クランプジョーとクランプジョーキャリアの間に間隙はない。

クランプジョーキャリアがバックラッシ無しにチャック本体に固定されれば、相対移動が機械加工工程の間工作物に生じず、それで工作物は永続的に特定のクランプ位置に整列する。これの利点は、機械加工工程が高い精度で実行できることであり、それは同一の幾何学形状を有する全ての機械加工される工作物が誤差偏差無しで機械加工できることを意味する。

スリーブは弾性変形可能な構成部品である。或る領域でのスリーブの弾性は、互いに離間したスリーブの２つの位置がそれらの間に延びるスリーブの壁よりもかなり厚い壁厚さを有し、それで圧力室からスリーブに作用する圧縮力がスリーブの薄めの壁の膨出を引き起こす一方、厚めの壁領域ではスリーブはチャック本体上の支持位置を有し膨出が無いという事実により保証される。

スリーブの軸方向スリップがカバーにより防止され、カバーによりスリーブはアセンブリの後でチャック本体上に正しい位置で保持され、クランプジョーキャリアの方向の膨出のみ生じる。

図面は本発明に従う装置を示し、それを以下でより詳細に説明する。

駆動装置が設けられたチャック本体から成る工作物をクランプするための装置を断面で初期状態にて示す。駆動装置により、クランプジョーキャリアとそこに締結されたクランプジョーが工作物の方向に移動できる。 工作物のクランプ状態における図１に従う装置を示す。 図１の詳細図を示す。 図２の詳細図を示す。

図１に示す装置１は、機械加工すべき工作物２を位置配向状態で空間内の特定位置にクランプするために使用される。装置１はチャック又は万力として設計される。工作機械により加えられる機械加工力又は工作物２に作用する遠心力が装置１によって支持されなければならない。

装置１は、参照番号４でマークされた長手軸を有するチャック本体３から成る。例えばスピンドルドライブの形態の駆動装置５がチャック本体３内に取り付けられており、それに工作物２の方向に移動できるクランプジョーキャリア９が駆動可能な装置内で連結する。駆動装置５は、クランプジョーキャリア９に連結した作動ピストン７に作用する。３つのクランプジョー６がクランプジョーキャリア９に設置され、そのためピストン７が作動されると、クランプジョーキャリア９とそこに取り付けられたクランプジョー６の両方が図１に従う初期位置から図２に従うクランプ位置に移動する。すなわち、クランプジョー６は工作物２の方向に移動され、クランプ操作が完了した後空間内にセンタリングされた態様でこれを支持する。

図３ａ及び３ｂは、チャック本体３とクランプジョーキャリア９の間に延在する自由空間１１がチャック本体３に組み込まれていることを示す。加えて、自由空間１１と外側貯蔵タンク１７の両方に接続した流路１５がチャック本体３に組み込まれている。ポンプ１８によってこれから流路１５に押圧される媒体１５が貯蔵タンク１７に蓄えられている。

媒体１５が自由空間１１から逃げるのを防止するために、弾性変形可能なスリーブ１２がこれに挿入されている。スリーブ１２は異なる厚さＷ_１，Ｗ_２の２つの壁厚を有する。より厚い壁厚Ｗ_１がスリーブ１２とチャック本体３の間の支持位置２１に割り当てられる。より小さい壁厚Ｗ_２を有するスリーブ１２は、互いから離間した２つの支持位置２１の間に延びる。スリーブ１２は、金属材料、プラスチック又はこれら２つの材料を有する生地で作られてもよい。スリーブ１２とチャック本体３の間の自由空間１１を水や気体に対して密封するために、２つのオー・リングシール１３が設けられている。したがって、オー・リングシール１３、スリーブ１２及びチャック本体３は、外側に対する液密又は気密シールを与える圧力室１４を形成する。流路１５は圧力室１４に合流し、それで媒体１６がポンプ１８により貯蔵タンク１７から圧力室１４に注入される。

クランプ操作の間、圧力室１４は図３ａに従って完全に空になる。クランプ操作が完了したときのみ、ポンプ１８は媒体１６を流路１５を介して圧力室１４に押し込む。媒体１６は、クランプジョーキャリア９の方向にスリーブ１２の壁厚Ｗ_２を選択するクランプジョーキャリア９の方向に作用する偏向力を生じさせる。スリーブ１２の図３ｂに従う膨出（bulge）が概略的にＷｏｅとマークされている。ゆえに、これらの膨出Ｗｏｅは回転対称なチャック本体３においてｔ形又は弧状輪郭を有する。スリーブ１２の広く行き渡った膨出Ｗｏｅのために、クランプジョーキャリア９に向かう力であって、クランプジョーキャリア９をチャック本体３にバックラッシ無しに押圧する力が作られる。ゆえに、クランプジョーキャリア９をバックラッシ無しに固定するために、スリーブ１２の膨出Ｗｏｅは機械加工工程の間永続的に存在し、それで工作物２の所定のクランプ位置が永続的に維持されるように、発生する機械加工力は支持される。

機械加工工程の完了後、圧力室１４は空になる、すなわち媒体１６はポンプ１８により流路１５を介して貯蔵タンク１７に引き戻される。媒体１６は、作動油や混合気体であってもよい。

スリーブ１２が軸方向に滑ることを防止するために、それは、例えばねじ連結を介してカバー１９によってチャック本体３に対して保持される。

本発明のアイデアは、電力潮流（powerflow）の外側に間隙Ｓを有する構成部品を備えた全てのチャック又はクランプ装置１に適用できる。電力潮流によって構成部品はクランプ状態で固定される。互いに対して移動する構成部品が電力潮流の外側にある互いに対する間隙を有する場合、それら構成部品の間に間隙がある。ゆえに、付加的な力がスリーブ１２によってもたらされ、そのコースはクランプ工程により生成される既存の電力潮流の外側に延びる。

１ 装置
２ 機械加工すべき工作物
３ チャック本体
５ 駆動装置
９ クランプジョーキャリア
１２ スリーブ
１４ 圧力室
１６ 媒体
２１ 支持位置

Claims (9)

1. 機械加工すべき工作物（２）をクランプする装置（１）、特にチャック又は万力であって、
   −チャック本体（３）及びそこに締結された駆動装置（５）を有し、
   −少なくとも１つのクランプジョー（６）を有し、
   前記クランプジョーは、直接又は中間要素を介して駆動可能な装置内の前記駆動装置（５）に連結され、前記工作物（２）の方向に前記チャック本体（３）内で又は上に移動可能に保持された装置において、
   自由空間（１１）が、前記チャック本体（３）と、それぞれの前記クランプジョー（６）を収容するクランプジョーキャリア（９）の間に設けられ、
   弾性変形可能なスリーブ（１２）が前記自由空間（１１）に挿入されており、当該スリーブ（１２）は互いから離間した２つの位置（２１）で前記チャック本体（３）の外側（８）に当接し、及び
   圧力室（１４）が、前記チャック本体（３）、前記スリーブ（１２）及びそれら２つの支持位置（２１）の間に作られ、前記圧力室に媒体（１６）が満たされ、それにより外側に向いた圧力が前記スリーブ（１２）の壁（Ｗ_２）に作用し、それを前記支持位置（２１）の間で前記クランプジョーキャリア（９）の方向に膨らませる、ことを特徴とする装置。
2. ２つの前記支持位置（２１）の領域における前記スリーブ（１２）の壁厚（Ｗ_１）が、２つの前記支持位置（２１）の間の前記スリーブ（１２）の壁厚（Ｗ_２）よりかなり厚い、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. それぞれの前記クランプジョーキャリア（９）は、前記チャック本体（３）内で又は上に所定の間隙（Ｓ）を有して保持され、
   前記クランプジョーキャリア（９）は、前記スリーブ（１２）の膨出（Ｗｏｅ）によってクランプ状態でバックラッシ無しに前記チャック本体（３）に連結又はクランプされる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記圧力室（１４）に開口した流路（１５）が前記チャック本体（３）に組み込まれ、
   前記媒体（１６）で満たされ、前記流路（１５）に接続した容器（１７）が前記チャック本体（３）に又は外側に設置され、及び
   前記媒体（１６）が、ポンプ（１８）により前記容器（１７）から前記圧力室（１４）に押圧され、その逆も同じである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記スリーブ（１２）は、金属材料、プラスチック又はこれら材料でできた生地で作られる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記スリーブ（１２）は、カバー（１９）により前記チャック本体（３）に対して固定又は保持される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. ２つのオー・リングシール（１３）が、前記スリーブ（１２）と前記圧力室（１４）の間に挿入され、当該オー・リングシール（１３）はこれらシールによって液密又は気密に密封される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. オー・リングシール（１３）が、前記チャック本体（３）に、前記スリーブ（１２）の支持位置（２１）の各々の領域に配置される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. それぞれの前記クランプジョー（６）又は前記クランプジョーキャリア（９）の移動と、前記スリーブ（１２）の膨出（Ｗｏｅ）が互いに分離している、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
   

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