JP2021505417A - 油圧拡張チャックおよびその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、被加工物（２）をクランプするための油圧拡張チャック（１）であって、作動液を受け入れるために内部に組み込まれた少なくとも１つのチャネル（３）を備え、作動液は、油圧拡張チャック（１）でクランプされるように被加工物（２）を押すために加圧されるように提供される、油圧拡張チャック（１）に関する。油圧拡張チャック（１）は付加製造法により製造され、本質的に環状に形成されており、少なくとも１つのチャネル（３）は、油圧拡張チャック（１）の内周面（４）と外周面（５）との間に半径方向に形成された少なくとも１つの環状の周辺チャネル部分（３ａ、３ｂ）を有する。本発明によれば、油圧拡張チャック（１）は、内周面（４）に複数の拡張ラグ（６ａ）を含む保持輪郭（６）を有し、複数のさらなるチャネル部分（７）が少なくとも１つのチャネル（３）から分岐し、少なくとも１つのさらなるチャネル部分（７）が、拡張ラグ（６ａ）内の１つに延在している。本発明はさらに、そのような油圧クランプ工具（１）の使用に関する。

Description

本発明は、被加工物をクランプするための油圧拡張チャックに関する。本発明はさらに、そのような油圧クランプ工具の使用に関する。本発明の適用分野は、主に、試作品を一連の構成要素に機械加工するためのクランプ工具にまで及ぶ。

被加工物をクランプするには、たとえば製造機械加工の機械加工など、正確なクランプ工具が必要である。クランプ工具が被加工物を保持できる精度と再現性が高いほど、被加工物の加工がより効果的かつ効率的になる。完成した部品の達成可能な精度は、本質的にはクランプ工具のクランプ精度、特に被加工物とクランプ工具との間の位置に起因する。さらに、被加工物のクランプ法は、サイクルタイムまたはセットアップと機械のオペレータのクランプ作業とに大きな影響を与える。機械加工シリーズの生産には自動化の大きな可能性がある。

油圧クランプ工具が従来技術から知られている。原則として、油圧拡張クランプ工具は、複雑なはんだ付けおよび／または溶接構造であり、単純で回転対称な保持輪郭またはクランプ輪郭を有しているのみである。油圧クランプ工具、特にクランプされる被加工物への油圧マンドレルの適合は、限られた範囲、たとえば、クランプ径を大きくすることができるクランプ環を使用する場合でのみ可能である。

独国特許出願公開第１９７３７２１５号明細書は、レンズのクランプ工具と研磨工具のドレッシング工具とから本質的になる工具の組み合わせを開示しており、どちらも組み合わせてユニットを形成すると、単一の被加工物スピンドルに固定される。ドレッシング工具と支持環とは互いにしっかりと接続できる。工具の組み合わせには、油圧チャックも含まれる。

独国特許出願公開第１０２０１６１１６１６４号明細書は、機械加工による旋削加工用の工具部品、特にクランプ工具ホルダについて説明している。未焼結の焼結粉末を含む、追加の焼結製造法によって、工具構成要素内に少なくとも１つの中空チャンバが作製される。これは、工具構成要素の動作中に減衰効果を生み出すことを目的としている。工具構成要素がチャックで使用するように設計されている場合、少なくとも１つの拡張チャンバを工具構成要素のシャンク部分に形成して、拡張チャックを形成することができる。各拡張チャンバは、工具ホルダの回転軸と同心の環状室として配置され、複数の膨張室が回転軸に沿って配置されている。工具構成要素は、油圧チャックとして設計できる。

本発明の目的は、油圧拡張チャックをさらに開発することであり、一方では油圧拡張チャックの製造時間を短縮することであり、他方では被加工物に向けられた、輪郭の近くの油圧拡張チャックの設計を行うことである。さらに、油圧クランプ工具の使用を指定する必要がある。

この目的は、作動液を受け入れるために内部に組み込まれた少なくとも１つのチャネルを備え、油圧拡張チャックに被加工物をクランプするために作動液が加圧されるように付与され、油圧拡張チャックは付加製造法により製造され、実質的に環状に形成されており、少なくとも１つのチャネルは、油圧拡張チャックの内周面と外周面との間に半径方向に形成された少なくとも１つの環状の周辺チャネル部分を有している、被加工物をクランプするための油圧拡張チャックについて、油圧拡張チャックが、内周面に複数の拡張ラグを含む保持輪郭を備え、複数のさらなるチャネル部分が少なくとも１つのチャネルから分岐し、少なくとも１つのさらなるチャネル部分がそれぞれの拡張ラグ内に延在していることによって、達成される。

「付加製造法」とは、材料を層状に追加して被加工物を作製する製造法である。これは、フライス削り、穴あけ、旋削などの材料を除去して被加工物を製造する従来の減法製造法とは対照的である。「付加製造法」という用語で要約されているさまざまな方法および手順の正確な説明は、ガイドラインＶＤＩ３４０４（２００９年１２月）にあり、ここで参照される。付加製造法（生成製造法または３次元印刷とも呼ばれる）を利用して、プラスチックおよび金属の両方を被加工物の正確な形状に製造できる。油圧クランプ工具の積層造形により、生産時間を最小限に抑えるだけでなく、油圧クランプ工具の幾何学的に複雑な構造と形状、特にクランプされる被加工物の形状に近い方向に向けられた生産輪郭を実現できる。

油圧クランプ工具の内周面に設けられた複数の拡張ラグを含む、本発明により提供される保持輪郭により、構造化された側面を有する被加工物がこの側面の領域でクランプされることが可能になる。拡張ラグの配置および構成は、クランプされる被加工物、特に目に見える高さおよび／または窪みを備えた表面構造に直接適合させることができる。

したがって、歯車の形態または雄ねじを備えた構成要素の形態で被加工物をクランプするための本発明による油圧クランプ工具の使用は成功していることが証明された。構造化された外面は、歯車の歯または構成要素のねじ山によって形成される。しかしながら、クランプされるそれらの側面の領域において非円形、多角形（円周を有する）などである構成要素は、本発明による油圧クランプ工具によって有利にクランプすることができる。

少なくとも１つのチャネルに導入することができる作動液は、非圧縮性流体であり、エネルギーを伝達するため、特に圧力を高めるために使用される。作動液は、好ましくは油である。

油圧拡張チャックは、好ましくはばね鋼製である。ばね鋼は、被加工物がクランプおよびクランプされたときに油圧クランプ工具を弾性変形させるのに特に適している。好ましい実施形態によれば、油圧拡張チャックは、マルテンサイト工具鋼、特に材料Ｘ３ＮｉＣｏＭｏＴｉ１８９５（１．２７０９）でできている。この材料は、高強度で、引張強度および降伏強度が高く、冷間および熱間加工と同時に靭性が良好である。作業硬度は約５５〜５７ＨＲＣである。

油圧拡張チャックは本質的に環状であり、少なくとも１つのチャネルは、油圧拡張チャックの内周面と外周面との間に半径方向に形成された少なくとも１つの周方向チャネル部分を有する。「周方向チャネル部分」は、少なくとも１つのチャネルが、油圧クランプ工具の内部で少なくとも部分的に円形または楕円形であることを意味すると理解されるべきである。したがって、少なくとも１つのチャネルは、油圧クランプ工具の外皮内に完全に空間的に配置され、２つの端面と内周面および外周面との間に延在する。

油圧拡張チャックは、内周面に保持輪郭を有し、保持輪郭は、好ましくは、クランプされる工作物に少なくとも部分的に適合される。保持輪郭は、被加工物を保持およびクランプするのに役立ち、被加工物を再現可能かつ正確にクランプできるように設計されている。特に、保持輪郭は本質的に被加工物に対応するように設計されており、被加工物を本質的に積極的におよび非積極的に保持する。

少なくとも１つのチャネルは、複数の、特に本質的に軸方向に形成されたさらなるチャネル部分を有し、これらは、少なくとも部分的に保持輪郭の方向に拡張ラグ内に延在する。これらの、特に軸方向に形成されたさらなるチャネル部分は、少なくとも１つの円周チャネル部分に流体接続され、したがって、一緒に少なくとも１つのチャネルを形成する。追加のチャネル部分は、好ましくは、各々のさらなるチャネル部分と少なくとも１つの円周チャネル部分との間に形成されることができる。「本質的に軸方向に形成されたチャネル部分」という用語は、これらのチャネル部分が少なくとも部分的に油圧クランプ工具の軸方向長さにわたって延在することを意味すると理解されるべきである。本質的に軸方向に形成されたチャネル部分は、好ましくは、油圧クランプ工具の長手方向軸に平行であり、特に、少なくとも１つの円周チャネル部分に垂直である。

本発明によれば、保持輪郭は、被加工物をクランプするために被加工物をクランプするときに、半径方向内向きに、および円周方向の両方に拡張するように提供される複数の拡張ラグを備える。拡張ラグは、好ましくは、特に半円筒状の、丸みを帯びた歯頭部を有する歯の形態であり、好ましくは、軸方向に延在する。好ましくは、拡張ラグと空洞が、油圧拡張クランプ工具の内周面上に周方向に交互に配置され、クランプされる被加工物は、少なくとも部分的に空洞に入り、拡張ラグによってクランプされる。

油圧クランプ工具の回転軸線の方向で見た場合、保持輪郭は、特に、ほぼ波状または正弦波の外形を有している。これにより、たとえば歯車の形で、すべての側面で被加工物を特に効果的にクランプできる。あるいは、拡張ラグがバルーン形状、Ｔ形状、またはＬ形状である保持輪郭があってもよい。

油圧拡張チャックは、好ましくは２つの端面を有し、各拡張ラグは、２つの端面の間に一定のラグ高さで延在する。拡張ラグのラグ高さも異なり得る。ラグ高さのコースは、波のような方法で設計することもでき、各波の最大値の領域にある追加のチャネル部分を拡張ラグに拡張することができる。

各チャネル部分は、好ましくは、油圧クランプ工具の回転軸線の方向にほぼＴ字形である。特に、各チャネル部分は、円周チャネル部分の長手方向の断面図においてＴ字形である。これらの実施形態は、その拡張中に被加工物に隣接する拡張ラグの領域での高い拡張を可能にする。

油圧クランプ工具を使用する場合、チャネルおよびチャネル部分は作動液で満たされ、油圧シリンダは少なくとも１つのチャネルに流体接続され、作動液に圧力を加えることが意図されている。一実施形態では、油圧シリンダは、少なくとも部分的に、外周面上に油圧クランプ工具のねじ山と係合するねじ山を有し、油圧シリンダは、油圧シリンダの回転によって軸方向に変位し、このようにして、圧力が作動液に適用される。この圧力の結果として、保持輪郭は少なくとも部分的に弾性変形し、したがって被加工物はクランプされる。

好ましくは、換気シリンダは、少なくとも１つのチャネルに流体接続され、少なくとも１つのチャネルを換気するために設けられる。少なくとも１つのチャネルに通気孔を設けることは、メンテナンスや作動液の交換による不必要なダウンタイムを防ぐために有利である。

好ましい実施形態によれば、複数の受容要素は、保持輪郭上に少なくとも部分的に移動可能に配置され、被加工物がクランプされるとき、被加工物に対して少なくとも部分的に変位するように意図される。

本発明を改善するさらなる方策を、図面を参照して本発明の３つの好ましい例示的な実施形態の説明と共に以下に示す。

第１の実施形態による、本発明による油圧クランプ工具の構造を説明する斜視図を示す。 図１ａによる油圧クランプ工具の斜視断面図を示す。 図１ａによる油圧クランプ工具のさらなる斜視断面図を示す。 第２の実施形態による、本発明による油圧クランプ工具の構造を説明する部分的に透視した斜視図を示す。 図２ａによる油圧クランプ工具の部分的に透視した斜視断面図を示す。 第３の実施形態による本発明による油圧クランプ工具の構造を説明する部分的に透視した斜視図を示す。 図３ａによる油圧クランプ工具の部分的に透視した斜視断面図を示す。

図１ａ、図１ｂおよび図１ｃは、本発明による油圧クランプ工具１の第１の実施形態を示す。図２ａおよび図２ｂは、本発明による油圧クランプ工具１の第２の実施形態を示している。図３ａおよび図３ｂはまた、本発明による油圧クランプ工具１の第３の実施形態を示す。

図１ａ、図１ｂおよび図１ｃによれば、油圧拡張クランプ工具１は、被加工物（これらの図には示されていない）をクランプするための作動液（ここには示されていない）と一体化されたチャネル３を有する。作動液は、油圧拡張チャック１の被加工物受容開口部１６に被加工物をクランプするために加圧されるように意図されている。油圧拡張チャックは、その周りを回転する回転軸線１５を有する。また、油圧拡張チャック１は、内周面４と外周面５の２つの端面１ａ、１ｂを有している。油圧拡張チャック１は、付加製造法により製造される。この場合、油圧拡張チャック１は、マルエージング工具鋼で作られている。さらに、油圧拡張チャック１は本質的に環状である。油圧クランプ工具１の内周面４には保持輪郭６が形成されている。

油圧クランプ工具１の内部に配置され、図１ｂおよび図１ｃに示されているチャネル３は、円周方向の本質的に円形の、油圧クランプ工具１の内周面４と外周面５との間に放射状に形成されたチャネル部分３ａを有する。チャネル３はまた、保持輪郭６の方向に延びる複数のさらなるチャネル部分７を有する。この場合、複数の拡張ラグ６ａ上の保持輪郭６は、被加工物をクランプするために、被加工物をクランプするときに、半径方向内向きおよび円周方向の両方に拡張することが意図されている。この目的のために、さらなるチャネル部分７は、一方で、ほぼＴ字形であり、また、拡張ラグ６ａの軸方向長さの大部分にわたって延在する。拡張ラグ６ａは２つの端面１ａ、１ｂの間に延在し、一定のラグ高さＨを有している（図１ｂを参照）。

図２ａおよび図２ｂによれば、この場合は歯車である被加工物２をクランプするための油圧拡張チャック１は、作動液（ここでは図示せず）を収容するチャネル３を内部に組み込んでいる。作動液は、油圧拡張チャック１の被加工物受容開口部１６（図１ａを参照）に被加工物２をクランプするために加圧されることが意図されている。図１ａ〜図１ｃと同様の参照番号は、同様の要素を示す。この場合、油圧シリンダ８は、チャネル３に流体的に接続され、作動液に圧力を導入することを目的とする。さらに、通気シリンダ９がチャネル３に流体接続され、チャネル３を通気するために設けられている。油圧拡張チャック１の前端部１ｂには、油圧拡張チャック１内で、固定されたねじ要素１４によって被加工物２を軸方向に位置決めするためのフランジ構成要素１３もある。

第２の実施形態による油圧拡張チャック１は、第１の実施形態による油圧拡張チャック１と同様に、付加製造法によって製造され、マルテンサイト工具鋼から本質的に環状に形成されている。油圧クランプ工具１の内周面４には、被加工物２の歯の形状に対応する形状の保持輪郭６が形成されている。第２の例示的な実施形態による保持輪郭６は、第１の例示的な実施形態による保持輪郭６に本質的に対応する。

油圧クランプ工具１の内部にあり、図２ａおよび図２ｂに示されているチャネル３は、第１および第２の本質的に円形の円周チャネル部分３ａ、３ｂを有し、２つの円周チャネル部分３ａ、３ｂは互いに接続され、さらなるチャネル部分７を介して互いに流体的に接続されている。さらなるチャネル部分７は、内周面４上の保持輪郭６の方向に案内される。油圧シリンダ８を油圧拡張チャック１に設けられたボア１２にねじ込むことにより、作動液は第１の円周チャネル部分３ａからさらなるチャネル部分７に押し出され、保持輪郭６はここで拡張され、被加工物２は、積極的および非積極的に保持される。

図３ａおよび図３ｂによる油圧クランプ工具１の第３の実施形態は、図２ａおよび図２ｂによる油圧クランプ工具１の第２の実施形態に本質的に対応する。油圧クランプ工具１の第３の実施形態は、多数の円筒形状の保持要素１０が保持輪郭６で部分的に移動可能に配置され、被加工物２をクランプするときに部分的に被加工物２に対して変位するように意図されている点のみが油圧クランプ工具１の第２の実施形態と異なる。環状ワッシャ１１が、軸方向に受け入れられ、受容要素１０を部分的に移動可能に取り付けられ、３つのねじ要素１２によって固定されるように、油圧クランプ工具１の一方の端面に軸方向に配置されている。

１ 油圧クランプ工具
１ａ、１ｂ 端面
２ 被加工物
３ チャネル
３ａ、３ｂ 円周チャネル部分
４ 内周面
５ 外周面
６ 保持輪郭
７ さらなるチャネル部分
８ 油圧シリンダ
９ 換気シリンダ
１０ 受容要素
１１ 環状ワッシャ
１２ ねじ要素
１３ フランジ構成要素
１４ ねじ要素
１５ 回転軸線
１６ 被加工物受け口
Ｈ ラグ高さ

Claims (10)

1. 被加工物（２）をクランプするための油圧拡張チャック（１）であって、作動液を受け入れるために内部に組み込まれた少なくとも１つのチャネル（３）を備え、前記油圧拡張チャック（１）に前記被加工物（２）をクランプするために前記作動液が加圧されるようになっており、前記油圧拡張チャック（１）は付加製造法により製造され、実質的に環状に形成されており、前記少なくとも１つのチャネル（３）は、前記油圧拡張チャック（１）の内周面（４）と外周面（５）との間に半径方向に形成された少なくとも１つの環状の周辺チャネル部分（３ａ、３ｂ）を有する、油圧拡張チャック（１）において、前記油圧拡張チャック（１）は、前記内周面（４）に複数の拡張ラグ（６ａ）を含む保持輪郭（６）を備え、複数のさらなるチャネル部分（７）が前記少なくとも１つのチャネル（３）から分岐し、少なくとも１つのさらなるチャネル部分（７）がそれぞれの前記拡張ラグ（６ａ）内に延在していることを特徴とする、油圧拡張チャック（１）。
2. 前記油圧拡張チャック（１）がばね鋼製であることを特徴とする、請求項１に記載の油圧拡張チャック（１）。
3. 前記保持輪郭（６）は、前記油圧クランプ工具（１）の回転軸線（１５）の方向から見たときに、ほぼ波状または正弦波の形状をしていることを特徴とする、請求項１または２に記載の油圧拡張チャック（１）。
4. 前記油圧拡張チャック（１）は２つの端面（１ａ、１ｂ）を有し、各拡張ラグ（６ａ）は前記２つの端面（１ａ、１ｂ）の間に一定のラグ高さ（Ｈ）で延在していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
5. 各チャネル部分（７）は、前記油圧クランプ工具（１）の回転軸線（１５）の方向にほぼＴ字形であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
6. 各チャネル部分（７）は、前記円周チャネル部分（３ａ、３ｂ）の長手方向に見てＴ字形であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
7. 前記チャネル（３）および前記チャネル部分（３ａ、３ｂ、７）が作動液で満たされており、油圧シリンダ（８）が前記少なくとも１つのチャネル（３）に流体接続され、前記作動液に圧力を加えるために設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
8. 換気シリンダ（９）が前記少なくとも１つのチャネル（３）に流体接続され、前記少なくとも１つのチャネル（３）を換気するために設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
9. 複数の受容要素（１０）が前記保持輪郭（６）上に少なくとも部分的に移動可能に配置され、前記被加工物（２）がクランプされたときに前記被加工物（２）に対して少なくとも部分的に変位するように意図されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）。
10. 歯車の形態または雄ねじを備えた構成要素の形態の被加工物（２）をクランプするための、請求項１から９のいずれか１項に記載の油圧拡張チャック（１）の使用。

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