JP2679870B2

JP2679870B2 - 構成部品を適宣のキャリア部材に取外し可能に固定する連結器

Info

Publication number: JP2679870B2
Application number: JP2503892A
Authority: JP
Inventors: ライナウァー，ヨゼフ
Original assignee: ゴットリープグーリンクカーゲー
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: CA2026442C; JPH03503990A; WO1990009253A1; US5150995A; EP0409973A1; EP0409973B1; CA2026442A1; DE3904259A1; DE59004102D1; DE3904259C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、請求の範囲第１項の前文に従って、部品、
特に工具の構成部品をこれ用のキャリア部材、例えば工
具キャリア又は工具基部受け体（基礎ホルダ）に取外し
可能でねじり方向と軸方向とにしっかりと固定する連結
に関する。

特に、最近の製造工場には自動工具交換システムが設
置される場合が増えているので、モジュール形の工具シ
ステムの要求が強まっている。

この種のシステムでは、例えば一組の種々の工具を連
結することのできる工具受け体の精密製造チャック軸又
はシャンクが使用される。従って連結システムは、力の
作用方向や同軸運動及び位置決め精度が強く要求され
る。

上述の基準を満たした万能連結システムを提供しよう
とする種々の試みが既になされている。例えば、連結器
に自動心出し鋸歯状切込みを使用してコレットチャック
と協働して部品を確実に連結する技術が示唆されてい
る。しかしながら、この種の連結は、工具と基礎ホルダ
との間の境界部、即ち中間部に限られていた。

別の解決法は、中心ネジ接続によって連結を行うもの
である。しかし、この連結法は、この連結を迅速に解く
ためには部品の正面から行う必要があるので、自動工具
交換システムには使用することができない。

DE3807140A1には、機械工具と工具システム・モジュ
ールとの間の分離部に使用される非常に効率的な連結器
が記載されている。この連結器の場合には、クランプ、
即ちチャック部材が接続部、即ち分離部を横切って延在
するクランプ爪として構成され、これらの爪は、機械の
スピンドルの受け体内に支持されながら、その半径方向
外方突出爪部が連結されるべき部品の心出し延長部の凹
部内に移動可能であり、この移動によって軸方向の押圧
力を作り出す。従って、周囲に作用する力は均一に分布
し、クランプ、即ちチャック部材は小さな空間を必要と
するだけである。しかしながら、この種の連結器は、分
離部に面した一端にチャック爪用の作動円錐体を持ち、
機械のスピンドルに心出しして受容される連結棒を必要
とする。従って、この連結器は所定の条件の下でのみ、
モジュール形工具システムの構成部品用の連結器として
適しているにすぎない。

工具キャリアと固定工具、例えばカッターとの間の分
離部に中央チャック棒とくさび歯車（wedge gear）とを
具備する連結システムを使用する試みが既になされてい
る。しかしながら、この連結システムでは、分離部に垂
直に延在したチャック棒を外部から軸方向に作動するの
に、別の伝動装置を設けなければならない。この伝動装
置の為に比較的大きな摩擦損失が生ずることの外に、チ
ャック棒の単一作動では複数の工具構成部品のモジュー
ル形連続接続ができないという別の欠点もある。

請求の範囲第１項の前文に記載した連結器は、DE3715
659A1によって公知であり、この連結器では、チャック
手段はキャリア部材に軸方向に正確に自由移動可能に支
持された連結棒を具備し、この連結棒は連結される部品
の同軸凹部内に延在しかつそこで円錐部を形成してい
る。この連結棒は、連結される部品に支持された調節手
段によって、上記円錐部を介して張力の作用を受ける。

この連結器は、連結される部品に関し自由度があり、
同軸運動精度が高く、動力伝達性が良く、かつ取扱いが
容易であると言った特徴を有する。しかしながら、これ
は、或る条件の下でのみ、DE3807140A1に記載の連結器
と共に使用できるにすぎない。

従って、本発明の目的は、上述した種々の利点を保つ
ことによって、DE3807140A1の連結システムに直接に接
続することができるように、連結される部品の領域に分
離部を構成した、請求の範囲第１項の前文に記載した連
結器を提供することである。

この目的は請求の範囲第１項の特徴部に記載した特長
事項によって達成される。

本発明による連結器は、連結される部品間における力
の作用方向を最適にしたものである。クランプ、即ちチ
ャック爪はほんの少しの空間を必要とするだけであるの
で、支持リング表面対の領域における面接触を非常に大
きくしておくことができる。また、キャリア部材の受け
体における延長部に係合するのは多分低温の部品である
ので、温度に起因する部品交換の困難性は基本的に無
い。外部から操作可能な調節手段は、構成が極めて簡単
であり、自動工具交換システムの使用を容易にする。従
って、工具に作用する切削力が接続部を解き放すように
作用することはないという特別な利点がある。複数のチ
ャック爪の間に残存する空間を利用して、回転禁止、即
ち駆動手段を収容できる利点もある。連結される部品に
は、止めネジ操作用の半径方向開口と、内側に刻まれた
内部凹部、好ましくはバック・オフ（back−off）の形
の凹部とを形成するだけでよい。この内部凹部は、DE38
07140A1による中央連結棒を使用した連結システムのチ
ャック爪が直接に係合できるように構成され、これによ
って、任意の構成部品システム、特に工具システム用の
一様な連結概念が生ずる。

請求の範囲の従属項の要旨から更に種々の利点が得ら
れる。

従属請求項３によると、接触部を簡単に調節すること
ができる。

従属請求項10によると、たとえ、クランプ、即ちチャ
ック爪と構成部品との間に公差に起因した接触表面の偏
心が存在しても、アンカー部と支持溝との間の接触表面
対の選択によって、おそらく半径方向応力なしに軸方向
張力を伝達できるであろう。

請求の範囲第13項の特長事項によると、案内体は二つ
の機能を有するので、全体の構成を特に小型化できる。

以下に、本発明を概略図によって詳細に例示する。

第１図は連結器を概念的に示した軸方向断面図であ
る。

第２図は連結器の詳細図であって、クランプ、即ちチ
ャック爪の動きを示している。

第３図は第１図による連結器の斜視図である。

第４図は連結器の概略正面図である。

第５図は受け体に固定された連結構成部品の分解図で
ある。

第１図において、参照数字２はキャリア部材を示し、
参照数字４はこのキャリア部材に結合される部品を示し
ている。この部品は、例えば固定又は回転工具、又はモ
ジュール形の工具システム用の軸延長部等である。キャ
リア部材２は、例えば工具基部受け体、即ち基礎ホルダ
（basic holder）や工具タレット又は工具システムや工
具操作システムの他のキャリア部材である。キャリア部
材２はまた、他の操作手段やマニピュレータの構成部品
であってもよい。

両部品２と４は、心出し円錐面６と支持リング表面対
８として示された分離かん合によって連結される。この
為に、部品４は心出し延長部10を有し、この心出し延長
部10はキャリア部材２の対応受け体12内に係合してい
る。また、部品４の側部には以下に更に詳述する内部凹
部14が形成されている。

両部品の分離部を横断して、三本のチャック爪16,18,
20が延在し、これらのチャック16,18,20は角度的に120
°ずれて夫々軸方向平面内に配置され、この面内で旋回
可能である。各チャック爪は大別すると三つの部分、即
ちアンカー部22と中央部24と爪部26とを有する。このア
ンカー部22は、その丸みのある、又は王冠状の接触表面
28が受け体12の肩部30の側面32で支持される。この肩部
30の付近の空間34は、夫々のチャック爪が半径方向に充
分に旋回及び／又は移動できるような大きさに定められ
ている。

爪部26は、中央部24に比べて厚く、くさび面36が中央
部24から半径方向外方に突出している。このくさび面に
おいて、爪部26は内側に刻まれた内部凹部38内に旋回で
きるように構成され、この旋回は、上記くさび面が遷移
面40に密着かん合しそれとの接触力が増大するまで、可
能である。これらの接触表面間に作用する垂直力は、か
なりの大きさの軸方向成分を有し、これによってチャッ
ク爪は緊張状態となり、両部品２と４は互いに押しつけ
られる。アンカー部の領域では、チャック爪の曲げ応力
ができるだけ小さくなるように側面32とは線接触するこ
とが好ましい。

チャック爪は、チャック部26が半径方向内方に押圧さ
れるように、常時付勢されている。この付勢力を付与す
る為に、円板バネ・アッセンブリ42として示された軸方
向作用バネ手段が設けられ、この円板バネ・アッセンブ
リ42は一端が半径方向内方突出端部44で支持され、他端
が受け体に固定された部材で支持されている。この受け
体に固定された上記部材は図示の実施例では第５図の案
内部材48のスラスト板46によって構成され、この案内部
材48は中央ネジ50によってキャリア部材２に固定されて
いる。案内部材48は案内体52を三個有し、これらの案内
体52は受け体12の軸方向かん合溝内に入り込み、半径方
向肩部54によって軸方向の所定位置に保持される。数字
56は各チャック爪用の案内摺動面を示している。

第２図から明らかなように、爪部材26の半径方向内部
表面は、チャック爪がバネアッセンブリの作用によって
内方に充分旋回して、くさび面36を遷移表面の縁点57の
半径方向内方の位置に変位させるように設計されてい
る。チャック爪がこの位置にあるときには、連結器は分
離される。

両部品を互いに連結させようとした場合には、次の手
順で行われる。即ち、チャック爪の一つ、実施例ではチ
ャック爪16はほぼ半径方向に延在した貫通ネジ孔58を有
し、このネジ孔58には止めネジ60が螺合される。両部品
を適切な回転位置に連結すると、止めネジ作動用の工具
が挿通可能な半径方向開口62がネジ孔58に位置的に整合
する。

止めネジ60は半径方向内端がテーパ面64であり、この
テーパ面64は第４図に詳細に示したように無頭ネジ70と
72の切頭形円錐面66と68に相互作用する。尚、第４図は
チャック爪が外方に移動かつ旋回された状態を示してい
る。止めネジ60を回転し締め付けると、すべてのチャッ
ク爪は円板バネアッセンブリ42の力に抗して外方に一様
に旋回され、くさび面36が遷移表面に対して押圧され
る。この連結器を解く為には、止めネジ60を抜き方向に
回転することによって、爪部26はバネ手段42の復元力の
作用により互いに接近する。チャック爪は、連結部材が
引っ掛かったりしないように、案内表面56に沿って案内
される。

止めネジ60と相互作用する接触部は残りの２個のチャ
ック爪に設けられた調節可能ネジであるので、切頭形の
円錐面66と68は精密調整可能に構成される。

案内体52は別の機能も果たしている。これらの案内体
52は、分離部に面した端部が心出し延長部10の正面端凹
部74（第１図）にかん合係合することによって、回転位
置決め手段の外に駆動係合手段としても作用する。従っ
て、この連結器は、キャリア部材に対して所定の回転位
置決め状態を保たねばならない部品にも適する。

ネジ60,70及び72間の接触表面は硬化処理して長寿命
化することが好ましい。76は心出し延長部10の領域に形
成された環状溝の形をした凹部を示し、これにも円筒形
又は円錐形の心出し延長部10の半径方向内側に位置する
円錐形遷移面78が形成されている。この遷移面78の傾斜
は、或るチャック爪の一部を成す、詳細には図示されて
いない爪部のくさび面に合うように定められ、このチャ
ック爪は上述したチャック爪と同様に受け体側の領域に
形成されるが、しかしながら内部凹部38の領域内の止め
ネジ60用のネジ孔58と半径方向内部領域に接触部とを作
るように爪部を越えて軸方向に長く延びている。

上述の変形例は、爪部と遷移面78との間に作用する接
触力を増加すると共に第１図に示したてこ比A:Bにほぼ
応じて２個の部品の押付け力をも増大することは明白で
ある。このように心出し延長部10の半径方向内側に遷移
面78を形成することによって更に、以下に述べる利点も
生ずる。即ち、複数のチャック爪に同時に外方向に力が
作用すると、心出し部が半径方向に拡張し、これによ
り、公差に起因する円錐面のずれが補償される。このよ
うに、部品４を無理な力無しにキャリア部材２に当接す
ると最初に心出し延長部の大径部にのみ支持が行われる
ように、心出し円錐面の領域に表面対が生ずるように選
定することができる。チャック爪による半径方向外方力
成分により、チャック手段が締付けられると心出し延長
部10の全円錐面がキャリア部材２の内部凹部に対して圧
合する。同様の効果は、心出し円錐体の代わりに、心出
し円筒体を使用してこの心出し円筒体にチャック爪を介
して内方から半径方向に力を及ぼして拡張させながらキ
ャリア部材２の円筒状内部凹部に押し付けた場合にも、
得られる。

しかしながら、上述の力伝達比が１である第１図乃至
第５図に示した実施例には以下の利点がある。即ち、調
節手段が爪部内にうまくまとめられ、これによってチャ
ック爪が簡単な設計となりかつ軸方向構造が小さくな
る。

本発明の基本的な考え方から逸脱することなく、上述
の図示実施例の種々の変形が可能であることは言うまで
もない。例えば止めネジ60を半径方向内方に正確に延在
させることは絶対に必要というわけではない。連結器の
中心軸Ｘに対して軸方向平面内で止めネジの軸を適当に
傾斜させることによって、止めネジと接触部との間の力
転換に更に影響を及ぼすことができる。

また、円板バネアッセンブリ42の代わりに、その他の
軸方向に作用するバネ手段、例えばコイルバネを使用し
てもよいことは言うまでもない。

肩部32をキャリア部材２の一体構成部品とすることは
必ずしも必要ではなく、この領域に摩耗リング（wear r
ing）を使用することもでき、このような摩耗リング
は、アンカー部22の材料に合ったものを用いると共に消
耗部品（wearing parts）として交換可能に構成され
る。

最後に、止めネジと相互作用するチャック爪の接触部
分は、別の構成部品によって構成することもできる。例
えば、チャック爪の爪部自身の一体部品とすることもで
きる。

部品４とキャリア部材２との間の心出しかん合部の領
域ですら、摩耗リングを使用するとよい場合がある。こ
のような摩耗リングは、好ましくはキャリア部材２に設
置し、半径方向かん合表面と円筒状又は円錐状かん合表
面とを形成する。尚、これについてはDE3807140A1にも
詳細に記載されている。

従って、本発明は部品、特に工具構成部品を、工具基
部受け体又は基礎ホルダのような対応するキャリア部材
に、着脱可能にかつねじり方向及び軸方向にしっかりと
固定する連結器を提供する。この為に、このキャリア部
材には、部品の円錐形又は円筒形状の心出し延長部用の
受け体が設けられる。チャック手段は、上記両部材を支
持リング表面対で互いに当接させるように、上記部品外
部から止めネジによって作動される。取扱いを容易と
し、両部品間の力の方向を適切にし、かつ中央配置の連
結棒を具備する既存の連結システムと共に使用できるよ
うに、チャック手段は互いに円周方向に離間配置された
三本のクランプ状のチャック爪を具備し、これらのチャ
ック爪は夫々連結器の軸方向平面内に配置又は配列され
ている。これらのチャック爪は、そのアンカー部が受け
体の肩に支持され、半径方向外方突出クランプ部がアン
ダーカットの内部凹部内に移動可能である。この移動の
為に、止めネジがチャック爪の一つにねじ込まれ、これ
によって、その半径方向内方スラスト頭部が残りの二つ
のチャック爪の接触部に一様に接触する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】部品、特に工具構成部品をこれ用のキャリ
ア部材に連結解除可能、即ち取外可能にかつねじり方向
及び軸方向にしっかりと固定する連結器であって、上記
キャリア部材に設けられ連結される上記部品の心出し延
長部を収容する受け体と調節手段によって上記部品の外
部から作動されるチャック手段とを具備し、このチャッ
ク手段によって上記連結すべき部品を支持体リング表面
対を介して互いに圧接させることができ、上記調節手段
は上記心出し延長部の軸方向平面内に位置する一本の止
めネジによって構成されている連結器において、上記チ
ャック手段は互いに円周方向に離間された三個のクラン
プ状チャック爪（16,18,20）を含み、これらのチャック
爪は、上記心出し延長部（10）の軸方向平面内に実質的
に配置され、そのアンカー部（22）が上記受け体に形成
された肩部（30,32）に支持され、半径方向外方突出爪
部（26）が上記部品（４）の内側に刻まれた内部凹部
（38;76）内に移動可能であり、この移動は、上記止め
ネジ（60）を上記チャック爪の一つ（16）にねじ込んで
その半径方向内部スラスト頭（64）を残りの二個の上記
チャック爪（18,20）の接触部（66,68）に対して一様に
押し付けることによって行われることを特長とする連結
器。
【請求項２】上記止めネジ（60）は上記爪部（26）のネ
ジ付の貫通孔（58）に挿通されることを特徴とする請求
項１記載の連結器。
【請求項３】上記チャック爪（18,20）の接触部は、上
記チャック爪（18,20）にねじ込まれた植込みネジ（70,
72）の頭部（66,68）によって構成されていることを特
徴とする請求項１又は２記載の連結器。
【請求項４】上記頭部は、上記止めネジ（60）の錐面
（64）に接触可能に形成された切頭の円錐表面（66,6
8）によって構成されていることを特徴とする請求項３
記載の連結器。
【請求項５】上記爪部（26）を半径方向内方に付勢する
バネ手段（42）が上記受け体（12）に設けられているこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
連結器。
【請求項６】上記バネ手段は円板バネ・アッセンブリ
（42）によって構成され、この円板バネ・アッセンブリ
（42）は一方がスラスト円板（46）を介して上記キャリ
ア部材（２）に支持され、他方が上記アンカー部（22）
の半径方向内方突出端部（44）に支持されていることを
特徴とする請求項５記載の連結器。
【請求項７】上記アンカー部（22）は上記受け体（12）
の環状の支持溝（30,32）内に係合していることを特徴
とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の連結器。
【請求項８】上記内側に刻まれた内部凹部（38;76）
は、部品（４）に形成され、円錐形遷移面（40;78）を
持つ環状切除空間であることを特徴とする請求項１乃至
７のいずれか一項に記載の連結器。
【請求項９】上記部品が連結した状態における上記爪部
（26）は上記遷移面（40;78）に対して平面接触で接す
ることを特徴とする請求項８記載の連結器。
【請求項１０】上記アンカー部（22）は、上記部品が連
結した状態において、上記支持溝（30,32）の側面（3
2）に線接触で接することを特徴とする請求項７乃至９
のいずれか一項に記載の連結器。
【請求項１１】上記複数のチャック爪（16,18,20）の間
には複数の案内体（52）が配置され、上記複数のチャッ
ク爪はこれらの案内体（52）によって横方向に案内され
ることを特徴とする請求項１乃至10のいずれか一項に記
載の連結器。
【請求項１２】上記複数の案内体（52）は、上記受け体
（12）の軸方向溝内にかん合され、かつ半径方向肩部
（54）によって上記受け体に軸方向に支持されることを
特徴とする請求項11記載の連結器。
【請求項１３】上記複数の案内体（52）の少なくとも一
個は、連結されるべき上記部品（４）のための回転補促
又は駆動手段として働くことを特徴とする請求項11又は
12記載の連結器。
【請求項１４】上記心出し延長部（10）の上記面には、
上記案内体（52）との上記かん合係合の為に少なくとも
一個の凹部（70）が設けられていることを特徴とする請
求項13記載の連結器。
【請求項１５】上記複数の案内体（52）は一個の共通キ
ャリア板（46）に接続され、この共通キャリア板（46）
は、上記受け体（12）の底部の中心に配置されたネジ
（50）によって固定されると共に上記バネ手段（42）用
の上記スラスト円板を構成することを特徴とする請求項
11乃至14のいずれか一項に記載の連結器。
【請求項１６】上記キャリア部材は工具基礎ホルダの構
成部品であることを特徴とする請求項１乃至15のいずれ
か一項に記載の連結器。
【請求項１７】上記キャリア部材は工具軸拡大部であ
り、この工具軸拡大部は、上記工具に面した一端が上記
受け体を構成し、他端が隣接連結器の心出し延長部を構
成することを特徴とする請求項１乃至15のいずれか一項
に記載の連結器。
【請求項１８】上記キャリア部材は工具ホルダ、例えば
タレットの構成部品であることを特徴とする請求項１乃
至15のいずれか一項に記載の連結器。
【請求項１９】上記キャリア部材は回転機スピンドルの
構成部品であることを特徴とする請求項１乃至15のいず
れか一項に記載の連結器。
【請求項２０】上記連結される部品は回転又は固定工具
によって構成されることを特徴とする請求項１乃至19の
いずれか一項に記載の連結器。