JP2021534007A - 研削盤用のクランプシステム - Google Patents

Abstract

研削機用のクランプシステムは、マグネットコイル（３）の内部に配置され且つ円筒形の細長受け領域（５）を有するマグネットコア（４）と、受け領域（５）に挿入するために設けられた迅速クランプマンドレル（７）とを備え、迅速クランプマンドレル（７）のスピンドルに、受け領域（５）の中心軸（Ｍ）に垂直な平面に位置する円盤状ワークピースドライバ（６）が取り外し可能に固定されていて、マグネットコア（４）および迅速クランプマンドレル（７）の一方の要素が、迅速クランプマンドレル（７）を取り付けるためにマグネットコア（４）に形成された非磁性の迅速クランプ装置（１０）を有する。

Description

本発明は、研削盤に適したクランプシステムに関する。本発明は、さらに、そのようなクランプシステムを取り扱う方法に関する。

クランプロッドおよびクラッチユニットを有する機械スピンドルが欧州特許第１ ７３６ ２６５Ｂ１号明細書から知られている。クラッチユニットは、電気的に駆動される駆動シャフトを、工具を保持するために設けられる作業シャフトに接続するように機能する。クラッチは、例えば電磁石を使用して作動する（欧州特許第１ ７３６ ２６５Ｂ１号明細書の図２）。あるいは、欧州特許第１ ７３６ ２６５Ｂ１号明細書（図１）は、圧縮空気によって作動し且つクランプ本体を有するクラッチを提案している。

独国特許出願公開第３４ １５ ３３３Ａ１号明細書は、ローディングディスク装置を備える芯なし研削盤を開示している。ローディングディスク装置を備える機械側では、ワークピースのための駆動要素、すなわちドライバの装置が、砥石車の反対側に設けられている。駆動要素の張力に関しては、独国特許出願公開第３４ １５ ３３３Ａ１号明細書における米国特許第２，８１２，１８５Ａ号明細書が参照される。

欧州特許出願公開第３ ２６３ ２７４Ａ１号明細書は、チャックおよびその上にクランプ可能なクランプ要素を有するクランプ装置を開示している。クランプ装置は、クランプシステムの一部であり、これを使用して、大きなワークピースまたはワークピースキャリアは、例えば研削盤などの加工機械の作業領域に取り付け可能である。

本発明の目的は、先行技術と比較してさらに開発されると同時に、高い機械的精度を備えた改善された管理性を特徴とする、研削盤に特に適したクランプシステムを提案することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有するクランプシステムによって達成される。クランプシステムは、円筒形の細長受け領域を有するマグネットコイルの内側に配置されたマグネットコアと、受け領域に挿入するために設けられた迅速クランプマンドレルとを備え、迅速クランプマンドレルのスピンドルに、受け領域の中心軸に垂直な平面に位置する円盤状ワークピースドライバが取り外し可能に固定されている。マグネットコアと迅速クランプマンドレルの２つの要素の１つは、マグネットコアにおける迅速クランプマンドレルの取り付けおよび正確な位置合わせのために設計された非磁性迅速クランプ装置を有する。

この目的はまた、請求項９に記載のそのようなクランプシステムを取り扱う方法によっても達成される。この方法は、以下の特徴を有する：
− 固定接続、特にねじ接続が、迅速クランプマンドレルとワークピースドライバとの間に確立される。
− 迅速クランプマンドレルおよびワークピースドライバから形成されたアセンブリは、必要に応じて、マグネットコアとは無関係に、すなわち個別の研削装置を用いて表面研削される。
− 迅速クランプマンドレルは、マグネットコアの受け領域に挿入され、非磁性の方法で、特に油圧で取り付けられ、同時に正確に規定された方法でそれを位置合わせする。
− ワークピースは、ワークピースドライバをさらに処理することなく、特に表面研削を繰り返すことなく、ワークピースドライバに磁気的に取り付けられる。

本方法の好ましい実施形態では、ワークピーススピンドル、特に研削スピンドルに既に接続されたマグネットコア、すなわち、受け孔としても知られるその受け領域は、事前調整される前に仕上げサイズに研削、すなわち表面研削され、迅速クランプマンドレルおよびワークピースドライバは、マグネットコアに油圧式または機械式で固定される。

取り扱い方法に関連して以下に説明される本発明の構成および利点はまた、クランプシステムにも同様に適用され、逆も同様である。

迅速クランプ装置は、マグネットコアまたは迅速クランプマンドレルのいずれかに一体化可能である。双方の場合とも、迅速クランプ装置は、油圧式または機械式クランプ装置のいずれかとすることができる。

迅速クランプ装置は、好ましくは、互いに離間した２つの拡張領域を有し、迅速クランプマンドレルおよび迅速クランプマンドレルに対応する細長い受け領域の軸方向に測定される一方の拡張領域の中心と他方の拡張領域の中心との間の距離は、好ましくは、受け領域の直径よりも大きく、特に受け領域の直径の少なくとも１．５倍である。

迅速クランプ装置を作動させるために、有利な実施形態では、調整ねじが設けられていて、これは、ワークピースドライバが迅速クランプマンドレルに接続されている場合にワークピースドライバの開口部を通して作動可能である。ワークピースドライバは、例えば３本のねじで迅速クランプマンドレルにねじ止めされる。

クランプシステムにおける従来技術との主な違いは、ワークピースドライバが置かれるスピンドル側の平面によって軸振れに必要なワークピースドライバの所望の正確に規定された位置合わせが達成されるのではなく、むしろ正確に規定された形状の受け領域と協働する迅速クランプマンドレルの軸方向に拡張された迅速クランプ装置によって達成されることである。

迅速クランプマンドレルおよびワークピースドライバから形成された事前調整済みのアセンブリは、複数回マグネットコアに設置され、設置された状態で例えば研削によって再加工される必要なく、そこから取り外されることができる。マグネットコアの一方の端面のみが、変換作業中に洗浄を必要とすることがある。次に、迅速クランプマンドレルの細長シャフトが、この端面の停止部まで受け領域に押し込まれ、好ましくは、油圧媒体に作用する調整ねじを回すことによって、そこで固定可能である。

クランプシステムは、例えばプランジ研削盤で使用される。技術的背景については、例えば、独国特許出願公開第３０ ４４ ８１８Ａ１号明細書および独国特許出願公開第２７ ５５ ４９４Ａ１号明細書が参照される。

以下では、本発明のいくつかの例示的な実施形態が、図面を用いてより詳細に説明される。

クランプシステムの大まかな概略図を示している。 油圧式迅速クランプマンドレルを示している。 機械式迅速クランプマンドレルを示している。 油圧チャックとしても設計されるマグネットコアを有するクランプシステムを示している。 図１と比較してより詳細な図で、研削スピンドルに固定されたマグネットコアと、そこに油圧で取り付けられ且つ迅速クランプマンドレルおよびワークピースドライバから形成されたアセンブリとを有するクランプシステムを示している。 図５にかかる構成のワークピースドライバを示している。

特に明記しない限り、以下の説明は、全ての例示的な実施形態に関連する。全ての図において、相互に対応する部品または基本的に同じ効果を有する部品には同じ参照符号が付されている。

全体として参照符号１で示されるクランプシステムは、研削盤、すなわちプランジ研削盤での使用に適している。研削されるワークピースは、磁気的に取り付けられる。この場合、ワークピーススピンドル２は、研削盤の一部であり、さらには示されていない。

ワークピーススピンドル２には、マグネットコイル３で囲まれたマグネットコア４が取り付けられている。マグネットコア４は、受け孔とも呼ばれる円筒形の細長受け領域５を有する。迅速クランプマンドレル７は、受け領域５に固定されることができ、これは、研削盤の動作中にワークピースドライバ６に接続され、回転アセンブリを構成する。このアセンブリ６、７の中心軸は、研削スピンドル２の回転軸と同一であり、Ｍで示される。単一の固定ねじ８（図１）または複数のそのような固定ねじ８（図５）は、ワークピースドライバ６と迅速クランプマンドレル７との間の固定接続を確立する。ワークピースドライバ６は、中心軸Ｍに垂直な平面にあるディスクの基本形状を有する。

ワークピーススピンドル２を含む研削盤で使用するためのアセンブリ６、７を準備するとき、ワークピースドライバ６は、最初に迅速クランプマンドレル７にねじ込まれる。次に、アセンブリ６、７は、図示されていないさらなる研削装置によって処理される。別個の研削装置は、その寸法に関して受け領域５と同等のクランプ機構を有する。迅速クランプマンドレル７が別個の研削装置のクランプ機構に固定されている間、ワークピースドライバ６の９とラベル付けされたワークピース停止面は、仕上げサイズに表面研磨される。後のプロセス段階でこのワークピース停止面９をさらに研削することは、一般にもはや必要ではない。例えば、固定ねじ８の張力がその間に変化した場合は、例外を設けることができる。固定ねじ８が省略されている変更された実施形態（図示せず）では、ワークピースドライバ６は、迅速クランプマンドレル７と一体に形成可能である。あるいは、ワークピースドライバ６の第１の表面研削は、機械に設置された状態で行われることができる。

ワークピース停止面９が最終サイズに研削された後、アセンブリ６、７は事前調整される。この状態で、ワークピーススピンドル２上のアセンブリ６、７は、迅速に交換可能である。迅速クランプマンドレル７は、迅速クランプマンドレル７またはマグネットコア４（図４）のいずれかに一体化される迅速クランプ装置１０を使用して、マグネットコア４に取り付けられる。

図２にかかる実施形態では、迅速クランプ装置１０は、迅速クランプマンドレル７の油圧クランプ装置として設計される。図２にかかる縦断面図において、迅速クランプマンドレル７は、円筒形部分２３とそれを閉じるフランジ２４とを有するＴ字形状を有する。フランジ２４の端面には、円筒状のドライバレセプタクル２０と、それを環状に取り囲むドライバ停止面１９とがある。

図２にかかる迅速クランプマンドレル７の円筒形部分２３内には、円筒形部分２３の長さの最大部分にわたって延びる中央流体チャンバ１３がある。複数の流路１１は、中央流体チャンバ１３から延び、外側流体チャンバ１４で終端となる。外側流体チャンバ１４は、受け領域５に挿入される円筒形部分２３の端部の近くに、またはフランジ２４の近くに位置する拡張領域１５、２２によって放射状に囲まれる。

中央流体チャンバ１３およびそれに接続された外側流体チャンバ１４内の圧力は、ピストン１７に作用する調整ねじ１６を使用して調整可能である。さらに、調整ねじ１６を作動させるための作動工具１８が図２に示されている。作動工具１８は、図２には示されていないワークピースドライバ６の開口部を通してフランジ２４の端面に取り付け可能である。

図２にかかる迅速クランプマンドレル７と同様に、図３にかかる迅速クランプマンドレル７は、図１にかかるクランプシステム１において使用可能である。図３にかかる迅速クランプマンドレル７は、機械的クランプ要素として設計されているという点で、図２にかかる設計とは異なる。この場合、調整ねじ１６は、ほぼ円筒形部分２３全体を通って延在し、プレート２６によってその端部に固定されているテンションロッド２５と係合する。拡張領域１５、２２の位置は、図２にかかる例示的な実施形態に対応する。図３にかかる設計において、対応する領域１５、２２が、テンションロッド２５に導入される引張力および拡張領域１５、２２内の圧縮力によって弾性変形可能であるように、円筒形部分２３の壁厚は、拡張領域１５、２２において劇的に減少する。

図４にかかるクランプシステム１は、迅速クランプ装置１０が迅速クランプマンドレル７ではなく、マグネットコア４に一体化される点で、図２および図３にかかる実施形態とは異なる。したがって、この場合、流路１１は、マグネットコア４の内部に配置される。流路１１を介して、２つの軸方向に離間した点において対応する拡張領域１５、２２において迅速クランプマンドレル７に接触する圧力要素１２は、圧力を受けることができる。迅速クランプマンドレル７の周りに環状に配置された圧力要素１２間の軸方向距離は、ＬＳで示されている。同様に、図２および図３にかかる迅速クランプマンドレル７では、ＬＳは、拡張領域１５の中心と拡張領域２２の中心との間の軸方向距離として理解されるべきである。図４にかかる実施形態では、迅速クランプマンドレル７の圧力調整は要求されない。ワークピースドライバ６は、ワークピースドライバ６の開口部２１を通して挿入される単一の中央固定ねじ８によって迅速クランプマンドレル７に固定される。

迅速クランプマンドレル７、ワークピースドライバ６、およびマグネットコア４のその他の幾何学的特徴が図５および図６に示されている。拡張領域１５、２２に作用する力は、Ｆで示されている。図５に示されていないクランプ機構は、図２に従って油圧式で、または図３に従って機械式で機能可能である。後者の場合、図３に見られるように、円筒形部分２３は空洞２７を有する。

図５にかかる実施形態では、マグネットコア４は、中央ねじ２８によって研削スピンドル２に固定される。受け領域５の直径は、拡大領域１５、２２が押し付けられる受け領域５の２つの環状部分において幾分減少する。これは、迅速クランプマンドレル７と受け領域５の壁との間の接触が、その間の距離がＬＳである２つの画定された領域にのみ確実に存在させる。受け領域５の最小内径は、ＤＡで示される（図１）。直径ＤＡは、長さＬＳ、すなわち２つの拡張領域１５、２２間の距離よりも小さい。

図５にかかる実施形態では、受け領域５は、マグネットコア４の端面の溝と迅速クランプマンドレル７のフランジ２４の溝との間に挿入されるシール３０によって外側から密封される。迅速クランプマンドレル７とワークピースドライバ６との間の接続は、中心軸Ｍの外側の環状領域に配置された複数の固定ねじ８によって図５に従って確立される。したがって、固定ねじ８は、環状縁領域３１の半径方向内側に配置されていて、これは、ワークピース停止面９を提供する。図５には示されていない調整ねじ１６は、ワークピースドライバ６の中央開口部２１を通して作動可能である。このようにして、マグネットコアに挿入された迅速クランプマンドレル７は、単一の動きで幾何学的に正確に規定された位置に実際に取り付け可能である。そして、例えばローラー軸受リングなどの研削対象のワークピースは、ワークピース停止面９を再加工することなく、ワークピース停止面９上に配置され、そこに磁気的に取り付け可能である。

１ クランプシステム
２ ワークピーススピンドル
３ マグネットコイル
４ マグネットコア
５ 受け領域
６ ワークピースドライバ
７ 迅速クランプマンドレル
８ 固定ねじ
９ ワークピース停止面
１０ 迅速クランプ装置
１１ 流路
１２ 圧力要素
１３ 中央流体チャンバ
１４ 外側流体チャンバ
１５ 拡張領域
１６ 調整ねじ
１７ ピストン
１８ 作動工具
１９ ドライバ停止面
２０ ドライバレセプタクル
２１ 開口部
２２ 拡張領域
２３ 円筒形部分
２４ フランジ
２５ テンションロッド
２６ プレート
２７ 空洞
２８ ねじ
２９ 孔
３０ シール
３１ 環状縁領域
ＤＡ 受け領域の直径
Ｆ 力
ＬＳ 拡張システムの長さ
Ｍ 中心軸

Claims (10)

1. クランプシステム（１）であって、
   マグネットコイル（３）の内部に配置され且つ円筒形の細長受け領域（５）を有するマグネットコア（４）と、
   前記受け領域（５）に挿入するために設けられた迅速クランプマンドレル（７）と
   を備え、
   迅速クランプマンドレル（７）のスピンドルに、前記受け領域（５）の中心軸（Ｍ）に垂直な平面に位置する円盤状ワークピースドライバ（６）が取り外し可能に固定されていて、
   マグネットコア（４）および迅速クランプマンドレル（７）の一方の要素が、前記迅速クランプマンドレル（７）を取り付けるために前記マグネットコア（４）に形成された非磁性の迅速クランプ装置（１０）を有する、
   クランプシステム（１）。
2. 前記迅速クランプ装置（１０）が前記マグネットコアに一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載のクランプシステム（１）。
3. 前記迅速クランプ装置（１０）が、前記迅速クランプマンドレルに一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載のクランプシステム（１）。
4. 前記迅速クランプ装置（１０）が、油圧式クランプ装置として形成されることを特徴とする、請求項２または３に記載のクランプシステム（１）。
5. 前記迅速クランプ装置（１０）が、機械式クランプ装置として形成されることを特徴とする、請求項２または３に記載のクランプシステム（１）。
6. 前記迅速クランプ装置（１０）が、前記迅速クランプマンドレル（７）の軸方向に互いに離間した第１及び第２の拡張領域（１５、２２）を有することを特徴とする、請求項４または５に記載のクランプシステム（１）。
7. 前記第１の拡張領域（１５）の中心と前記第２の拡張領域（２２）の中心との間の軸方向に測定される距離が、前記受け領域（５）の直径（ＤＡ）よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載のクランプシステム（１）。
8. 前記迅速クランプ装置（１０）を作動させるために設けられた調整ねじ（１６）が、前記ワークピースドライバ（６）が前記迅速クランプマンドレル（７）に接続されている場合に前記ワークピースドライバ（５）の開口部（２１）を通して作動可能であることを特徴とする、請求項３から７のいずれか一項に記載のクランプシステム（１）。
9. 円筒形の細長受け領域（５）を有するマグネットコア（４）と、迅速クランプマンドレル（７）と、ワークピースドライバ（６）とを備え、以下の特徴を有する、請求項１に記載のクランプシステム（１）を取り扱う方法であって、
   − 前記迅速クランプマンドレル（７）と前記ワークピースドライバ（６）との間に固定接続が確立され、
   − 前記迅速クランプマンドレル（７）および前記ワークピースドライバ（６）から形成されたアセンブリが表面研磨され、前記マグネットコア（４）から分離されていて、
   − 前記迅速クランプマンドレル（７）が、前記マグネットコア（４）の前記受け領域（５）に挿入され、非磁性の方法でそこに取り付けられ、
   − ワークピースが、さらなる加工なしに前記ワークピースドライバ（６）に磁気的に取り付けられる、方法。
10. 前記マグネットコア（４）が、ワークピーススピンドル（２）に接続され、その後、前記迅速クランプマンドレル（７）が挿入される前に、前記受け領域（５）が仕上げサイズに研削されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。

Images