JP4546253B2 - 回転駆動され得る部品の同心チャッキング用装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、回転駆動され得る部品の同心チャッキング装置及び方法に関する。
生産工学において、多くの部品が複数の連続した工程で処理される必要がある。例えば、ミリング工具を生産するとき、回転又は研削処理がまず必要とされ、これに溝を部品にミルする処理が続き得る。更に、各ミリング工具の長手軸に対して溝を正確に整列させることが望まれる。
このような部品を同心でチャックする仕事は、常に問題を呈する。多くの場合、正確な同心度を達成するために、例えばハンマストロークで又は類似の方式で望ましい修正を行うことにより、チャックされた部品を手動で調節する試みがなされている。
更に、特に高スピンドル速度で工具をミルして各ミリング工具を同心でチャックでき、正確な同心度が達成されるようになっていることが望ましい。これに関して、例えばシュリンクチャックを使用して、非常に小さな工具であっても強い力で及び高い精度でチャックすることが公知であるが、例えばシュリンクチャックをミリングスピンドルにクランプするときに、チャッキングエラーが起こるという危険がある。
この背景に直面して、本発明の目的は、回転操作に向けてセットされ得る部品の同心チャッキング装置及び方法を提供することであり、これはチャックされた部品の同心度を可能な限り高い精度で及び可能な限り単純な方式で可能にする。
この目的は、本発明による回転駆動され得る部品の同心チャッキング装置により達成され、これはチャッキング及び調節取付具を有し、このチャッキング及び調節取付具部品がクランプ及び調節をする少なくとも3つのユニットを有し、これらの3つのユニットのうちの少なくとも2つのユニットが放射方向において定められた調節を操作量により可能にする作動装置を有し、更に部品の同心度からの逸脱を検知するのに適合された測定装置を有する、回転駆動され得る部品の同心チャッキング用装置であって、計算装置が設けられていて、測定装置が2つの測定ピックアップを有し、これらの2つの測定ピックアップが軸方向に互いにずれて配置されていて部品をサンプリングし、しかも、これらの2つの測定ピックアップが、部品の同心度を確実にする操作量を計算して、部品の傾斜ずれ又は平行ずれ無く部品の同心度を確実にする計算装置に連結されている
方法に関しては、この目的は、回転駆動され得る部品の同心チャッキングのための方法により更に達成され、これは、部品が、チャッキング及び調節取付具において、部品をチャック及び調節するのに適合された少なくとも2つの調節ユニットと、少なくとも1つのクランピングユニットによりチャックされ、その後部品が回転操作に向けてセットされ、同心度からの逸脱が、軸方向に互いにずれた2つの測定ピックアップを用いて測定されて操作量に変換されることにより、調節ユニットが調節されて傾斜ずれ及び平行ずれ無く部品の同心度を達成する
本発明の目的は、こうして好ましく達成される。
これがそうであるのは、測定装置を用いて既にチャックされた部品の同心度からの如何なる逸脱も検知し、それらを操作量に変換することが可能であり、これにより作動装置は定められた方式で調節されて正確な同心度を達成するからである。
好ましくは、チャッキング及び調節取付具は、この目的のため、クランピング及び調節をする3つのユニットの第1セットと、3つのユニットの第1セットに対して軸方向にずれたクラン及び調節をするユニットの第2セットを更に有する。これは、チャックされた部品が、正確に調節されて起こり得る傾斜ずれ(偶不つりあいともいう)に関する及び起こり得る平行ずれ(平行不つりあいともいう)に関する同心度を達成することを可能にする。
好ましくは、ユニットの第1セットとユニットの第2セットの各々が、2つの調節ユニット有し2つの調節ユニットの各々が作動装置を有し、ユニットの第1セットとユニットの第2セットの各々が、1つのクランピングユニットを有し、ユニットが互いに等角度間隔で設けられている。
クランピングユニットは、チャッキング及び調節操作の間、当接部として単に機能するが、調節それ自体はこの場合調節装置を用いてもたらされる。
調節ユニットは、好ましくは放射方向に調節可能なプランジャを有する
チャックされるべき部品は、それゆえ、3つのクランピングポイントの第1セットと第2セットの2つのセットの間の、軸方向にずれた2つの平面に支持され、その各々は傾斜ずれ及び平行ずれの両方に関する特に単純な調節を可能にする。
調節ユニットは、好ましくは止めネジ又はサーボ駆動部を用いて放射方向に調節され得るプランジャを含む。これは、調節ユニットのプランジャが所望の位置に積極的に移動されることを可能にする。他方で、クランピングユニットのクランピング力は、好ましくはテンションバネによって提供され、調節ユニットの調節可能なプランジャを用いて位置変更がなされなければならないときに、クランピングユニットが降伏可能にされるようになっている。
本発明の更なる有利な発展によれば、作動装置がステッピング量減少(ダウンシステムを備えている。
このような構成は、正確な同心度の達成を目的として特に高感度な調節を可能にする。
この目的のため、各作動装置が、例えば、異なるピッチの2つのネジを備えた差動ネジを有し、移動の差異が放射方向の調節のための作動行程値に変換される。
これは、特に正確で高感度な調節を可能にし、例えば、調節ユニットの定められた角度回転が、止めネジ又はサーボ駆動部により、非常に小さな放射方向の作動行程値に変換され得るようになっている。
好ましくは、第1ネジにより駆動される第2ネジが、調節コーンを介して円錐形の外表面で複数のボールに作用しており、これらの複数のボールは更に静止した円錐形の内表面に案内されており複数のボールが、プランジャに作用して、2つの円錐形の表面に沿った横方向降伏動作により、作動装置のセット動作の更なるステッピング量減少(ダウンをもたらしている。
更なるステッピング量減少(ダウン作用ゆえに、この構成はより高感度な調節さえも可能にし、同時に、ボールを介したプランジャへの力の伝達により、プランジャ軸に対する適当な整列が確実にされることが可能であり、傾斜エラーが避けられ得るようになっている。
これに関連して、プランジャがフランジに形成されており、フランジにボールが作用する。
更に、フランジが、少なくとも1つのバネエレメントによりボールに対して放射方向外側にバイアスされており、調節コーンを放射方向外側にフランジに対してバイアスする少なくとも1つの第2バネエレメントが更に設けられている
これは、フランジがボールと永久的に接触したままにあることを保証し、同時に外側に向けられた放射方向移動が起こったときの調節コーンのリセットを確実にする。
本発明の更なる有利な発展によれば、クランピングユニットが、テンションバネにより放射方向にテンションを与えられ得るプランジャを有し、プランジャがテンションを与えられた位置において、プランジャがテンションバネにより放射方向内側に付勢されている。
先に述べられたように、これは、調節エレメントが部品の調節のための調節装置により与えられた量だけ移動されるとき、放射方向で要求される柔軟性を保証する。
本発明の追加的な更なる態様によれば、部品をチャックするためのチャッキング装置が設けられていて、これがチャッキング及び調節取付具に受容されるクランピングセクションを有する。
これは、部品の従来のチャッキングが、例えば機械チャック、シュリンクチャック又はスプリットチャックで載置されることを可能にし、その後この十分にクランプされたユニットのクランピングセクションがチャッキング及び調節取付具に載置されることが可能であり、及び同心度のために調節されることが可能である。
これは、広範囲の直径の部品が、この目的に適合されたクランピングユニットに載置されることを可能にし、これは更にチャッキング及び調節取付具で同心度のために調節されることが可能である。これは、チャックされるべき部品のためのクランピング操作が、同心度のためにその調節から分離されて、同じチャッキング及び調節取付具が極めて多種の部品の同心チャックに使用され得るようになっている。
本発明の有利な更なる発展によれば、部品をサンプリングするための2つの測定ピックアップが設けられ、これらは軸方向に互いにずれていて、測定ピックアップが計算装置に連結されていて、傾斜ずれ又は平行ずれ無く部品の同心度の調節に必要な操作量を計算する。
これは、チャックされている部品の同心度が、平行ずれに関する及び傾斜ずれに関する同心度のために完全に調節されることを可能にする。
好ましくは、計算装置が、操作量の視覚及び/又は聴覚表示のためのディスプレイと連結されている。
こうして、表示された操作量に基づいてチャックされた部品を手動で調節することが可能である。
本発明に加えて又は代替的な構成として、計算装置が、自動作動手段に連結されていて、チャックされた部品の同心度のために調節ユニットを自動的に調節してもよい。
これは、部品の調節が正確な同心度のために全自動で実行されることを可能にする。
これは、自動作動手段、例えば各調節ユニットのために設けられたステッピングモータにより達成され得る。
上記された及び以下に説明される本発明の構成は、示されたそれぞれの組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせ又はそれ単独でも、本発明の範囲から逸脱することなく用いられ得る。
本発明の更なる構成及び利点は、以後に説明される本発明の好ましい態様から、図面を参照して明らかとなる。
図1において、部品12の同心チャッキングのための本発明による同心チャッキング用装置は、全体として参照符号10により示されている。
同心チャッキング用装置10は、全体として参照符号14により示されたチャッキング及び調節取付具を含み、そこでチャックされるべき部品12が直接載置され、クランプされ及び中心付けられ得る。もっとも、図示された場合において部品12は、チャッキング装置16に堅固にクランプされており、これは更にチャッキング及び調節取付具14に載置され、そこでそれはクランプされて同心度のために調節されている。
チャッキング装置16は、いずれのチャッキング手段、例えば機械チャック、シュリンクチャック又はスプリットチャックとしても良い。
チャッキング及び調節取付具14は、その結果として回転駆動部に載置され、これは図1に概念的にのみ示されていて、参照符号18により示されている。チャッキング及び調節取付具は、3つのクランピングユニット及び3つの調節ユニットを含み、チャッキング及び調節取付具14の放射状平面に載置され、調節ユニット及びクランピングユニットのこのような2つのセットが、軸方向に前後の配置で設けられている。
図1に示された場合において、2つの調節ユニット20、22及び24、26が、それぞれ放射平面に載置されていて、第3のユニットは図面において見えない。各放射状平面に関連付けられた第3のユニットは、クランピングユニットとして構成され、これは、以下により詳細に説明されるように、調節ではなくクランピング操作のみを可能にしている。
図1から分かるように、2つの測定装置28、30が設けられていて、回転操作(矢印38を参照)に向けてセットされた部品12の同心度の逸脱を決定している。傾斜ずれに関する及び平行ずれに関する逸脱を検知することを可能にする目的で、2つの測定装置28、30が軸方向にずれた配置で設けられている。
全ての最も単純な場合において、これらの測定装置は、ポインタ偏向が電気信号に変換されてこれがライン36を介して計算装置32に供給されるダイアルゲージとしても良い。
使用された測定装置28、30は、もちろん、それらが要求される正確性を提供するどのような種類のものでもよいことが理解される。例えば、レーザーベースの測定装置もまた適当である。
測定装置28、30から受信された信号は、計算装置32により操作量に変換され、これにより調節ユニット20、22及び24、26が、それぞれ定められた方式で調節されて、チャックされた部品12をほぼゼロの同心度に正確に調節しなければならない。
それぞれの信号は、ディスプレイ34に供給されて、それらをオペレータに視覚的に及び/又は聴覚的に知らせても良い。計算装置(計算ユニットともいう)32によりディスプレイ34に供給された操作量は、例えば角度で表現されて良く、これにより4つの調節ユニット20、22及び24、26にそれぞれ設けられた止めネジが、同心度を得る目的で、時計回りに又は反時計回りに回されなければならない。
本発明による同心チャッキング用装置の詳細な構造に関しては、図2及び3が参照される。
チャッキング及び調節取付具14は、ハウジング44を含み、そこに穴45が設けられていてチャックされるべき部品を受容し又は、図示されるように、チャッキング装置16を載置する。ハウジング44の穴45と反対の端部において、ある種の接続エレメントが設けられていてチャッキング及び調節取付具14を固定している。この接続エレメントは、例えば、(図面に示されるような)標準化されたクランピングコーン42から成っていても良い。
ハウジング44の穴45の領域において、3つのクランピングユニット及び/又はチャッキングユニットの2つのセットが軸方向に距離を置いて載置されている。
図2の図平面において、互いに軸方向にずれた2つの調節ユニットとクランピングユニットを見ることができるが、その第3のユニットは、図面の外側にある。第1の放射平面において、例えば、参照符号20により示される調節ユニットと、関連付けられたクランピングユニット50を見ることができる。第2の放射平面において、これは第1平面に対して軸方向にずれているが、第2調節ユニット24及び関連付けられたクランピングユニット56を見ることができる。
調節ユニット20、24及び図平面の外側にある2つの他の調節ユニット22、26は、同じ構造を呈している。
同様に、クランピングユニット50、56は同一に構成されている。調節ユニット20、24及び22、26は、プランジャ46、48をそれぞれ含んでおり、これらは穴45に向けて放射方向に突出している。
一般にこのようにして6点で取付けられるチャッキング及び調節取付具を得て、そこでチャッキング装置16のクランピングセクション39がクランプされ得る。第1放射平面の2つの調節ユニット20、22及び関連付けられたクランピングユニット50が、第2放射平面の2つの調節ユニット24、26及び関連付けられたクランピングユニット56とともに、120°の角度で互いにずれている。加えて、クランプされるべきクランピングセクション39の側面がこのようにして対応する平坦な表面を呈してもよい。
調節ユニット20、22、24、26のプランジャ46、48が定められた方式で放射方向に調節され得る一方で、2つのクランピングユニット50、56のプランジャ52、58は、クランピングレバー64の作動により、リリースされ又は放射方向に連結してクランプされ得る。この目的のため、クランピングユニット50、56の両方のプランジャ52、58は、カップバネ54、60を介して共通のチャックハウジング62に支持される。2つのプランジャ52、58が図2に示されたクランピング位置に移動し、そこで2つのプランジャ52、58がチャッキング装置16のクランピングセクション39に対して放射方向にそれぞれ付勢されること、又は2つのプランジャ52、58がクランピング位置からリリース位置に放射方向外側に移動することのいずれかを、チャックハウジング62に作用するクランピングレバーの回転が引き起こす。
図2において、更にそれぞれ破線23及び27により示された2つの選択的なステッピングモータがあり、これらを用いて、もし自動的な同心度の調節が望まれるなら、調節ユニット20及び24及び、対応して、調節ユニット22及び26が自動的にそれぞれ調節され得る。
調節ユニットの構造が図3を参照してより詳細に説明される。
図3に示されるような調節ユニットは、第1のカップ形状のハウジング部66を含み、これはプランジャ46の調節のための作動装置70を含み、作動装置70はその外側で第2のハウジング部68により囲まれている。
調節ユニット20、22、24、26の各々は、全体として、ネジ接続による適当な方式で、チャッキング及び調節取付具のハウジング44内の対応する放射方向の穴に固定されている。
各調節ユニット20の作動装置70は、外側から調節ディスク72を介して回され得る調節ボルト71を含む。調節ディスク72は、好ましくはハウジング部68の適当な複数のマークと協働する複数のマークを備えていて、調節ボルト71の定められた回転を可能にしている。調節ディスク72は、スロットのようなものを備えていて、これは調節が工具を用いてもたらされることを可能にしている。
調節ボルト71は、第1ネジ74(第1ネジセクションともいう)を含んでおり、これは結果として回転に対して固定されたフランジ形状の受容ボディ78の関連付けられた内ネジセクションで調節され得る。調節ディスク72の反対の、調節ボルト71の端部において、第2ネジ76(第2ネジセクションともいう)が更に設けられていてこれは第1ネジ74より小さなピッチを有する。その第2ネジ76に案内されるのは、対応する内ネジを備えた調節コーン80であり、この調節コーンは回転に対して固定されて、軸ガイド92に係合する横ネジ94を用いて受容ボディ87に案内される。調節ボルト71の回転は、それゆえ、調節コーン80をチャッキング及び調節取付具の放射方向に又は調節ユニット20の軸方向に移動させる。
調節コーン80は、複数のボール86に作用する円錐形の外表面82を含む。ボール86は、円錐形の表面82、受容ボディ78の端部の円錐形の内表面84及びフランジ96の間に保持されていて、調節ディスク72の反対のこの端部は、それと一体に形成されたプランジャ46を保持している。プランジャ46は、ハウジング部66の対応する開口を通ってチャッキング及び調節取付具14の穴45内に突出する。調節ボルト71の2つのネジ74、76のピッチは、10%異なる。結果として、1:10の変換比が得られ、これは、調節ボルトがチャッキング及び調節取付具14の放射方向に100μmだけ移動されるとき、調節コーンが10μmの量だけ移動することを意味する。ボール86が調節コーン80の円錐形の外表面82と受容ボディ78の円錐形の内表面84の間に保持されているので、ボール86は、調節コーン80の移動の間、受容ボディ78の円錐形の内表面84に沿って横方向に追加的に移動する。これは、それぞれの角度比に依存した、対応する量による更なる変換効果という結果になる。
このようにして、高い変換効果が達成され、これによりプランジャの位置の高感度な調節が可能にされる。
フランジ96は、第1ハウジング部66に支持されていてフランジ96の適当な複数の穴に収容された全部で4つのバネエレメント(圧縮バネともいう)88によりボール86に向けてバイアスされている。フランジ96の中央の凹所は、第2バネエレメント(第2圧縮バネともいう)90を更に含み、これは調節コーン80の端面に作用してそれを調節ディスク72に向けて外側にバイアスする。この第2バネエレメント90は、調節ボルト71の外側移動の場合に、調節コーン80のリセット動作を支持することにのみ役立つ。
本発明による同心チャッキング用装置10の機能は、もう一度簡明な用語で説明される。
まず第1に、整列されるべき部品12は、チャッキング装置16の穴40に、例えば機械的に又はシュリンクチャックのシュリンクフィットを用いてクランプされる。
調節ユニット20、22、24、26は、好ましくはゼロにリセットされ、その後クランピングユニット50、56はクランピングレバー64の作動によりそれらのリリースされた位置に移動される。この位置において、チャッキング装置16のクランピングセクション39は、チャッキング及び調節取付具14の穴45内に挿入され得る。クランピングユニット50、56は、クランピングレバー64を使用して更にそれらのクランピング位置に移送され、チャッキング装置16のクランピングセクション39がチャッキングび調節取付具14に堅固にクランプされるようになっている。今や回転駆動部18がスイッチオンされ、同心度からのいかなる逸脱も2つの測定装置28、30により決定される。測定された同心度の逸脱に基づいて、計算装置(計算手段ともいう)32は、全部で4つの調節ユニット20、22、及び24、26の操作量をそれぞれ決定し、調節装置の公知のデータに対して十分な考慮を与える。結果的に、各調節ユニットのため、対応する計算により、各調節ユニットが時計回り又は反時計回りの方向に回されなければならないかどうか及び角度量が決定される。更に、調節ユニット20〜26の調節ディスクの対応する調節により、変換システムを調節することが可能であり、部品12の正確な同心度が傾斜ずれ又は平行ずれ無く達成される。
こうして、5μmを下回る、およそ3μm又はそれ未満の範囲の同心度の精度を達成可能である。
もし望まれるなら、例えば図2に示されたようなステッピングモータの形の、例えば自動調節手段の使用により、調節が自動的にもたらされ得る。
本発明による同心チャッキング用装置の斜視図の大幅に単純化された概念描写を示す。 本発明によるチャッキング及び調節取付具の長手部分断面図を示し、そこに受容されたチャックが部品を載置している。 図2による調節ユニットのうちの1つを通る拡大断面を示す。

Claims (18)

  1. チャッキング及び調節取付具を有し、このチャッキング及び調節取付具部品がクランプ及び調節する少なくとも3つのユニットを有し、これらの3つのユニットのうちの少なくとも2つのユニットが放射方向において定められた調節を操作量により可能にする作動装置有し、更に部品の同心度からの逸脱を検知するのに適合された測定装置を有する、回転駆動され得る部品の同心チャッキング装置であって、計算装置が設けられていて、測定装置が2つの測定ピックアップを有し、これらの2つの測定ピックアップが軸方向に互いにずれて配置されていて部品をサンプリングししかも、これらの2つの測定ピックアップが、部品の同心度を確実にする操作量を計算して、部品の傾斜ずれ又は平行ずれ無く部品の同心度を確実にする計算装置に連結されていることを特徴とする同心チャッキング用装置。
  2. チャッキング及び調節取付具が、クラン及び調節をする3つのユニットの第1セットと、3つのユニットの第1セットに対して軸方向にずれたクラン及び調節をするユニットの第2セットを更に有する、請求項1に記載された同心チャッキング用装置。
  3. ユニットが互いに等角度間隔で設けられていて、ユニットの第1セットとユニットの第2セットの各々が、2つの調節ユニットと1つのクランピングユニットから形成されていて、2つの調節ユニットの各々が、作動装置を有する、請求項2に記載された同心チャッキング用装置。
  4. 調節ユニットが、好ましくは放射方向に調節可能なプランジャを有し、クランピングユニットが、放射方向にクランプされ得るプランジャを含む、請求項3に記載された同心チャッキング用装置。
  5. 調節ユニットが、止めネジ又はサーボ駆動部を用いて放射方向に調節され得るプランジャを含む、請求項4に記載された同心チャッキング用装置。
  6. 作動装置の各々が、ステッピング量減少(ダウンシステムを備えている、請求項3、4又は5に記載された同心チャッキング用装置。
  7. 各作動装置が、異なるピッチの2つのネジを備えた差動ネジを有し、移動の差異が放射方向の調節のための作動行程値に変換される、請求項6に記載された同心チャッキング用装置。
  8. 第1ネジにより駆動される第2ネジが、調節コーンを介した円錐形の外表面で複数のボールに作用しており、これらの複数のボールは更に静止した円錐形の内表面に案内されており複数のボールが、プランジャに作用して、2つの円錐形の外表面と内表面に沿った横方向動により、作動装置のセット動作の更なるステッピング量減少(ダウンを生み出している、請求項7に記載された同心チャッキング用装置。
  9. プランジャがフランジに形成されており、フランジにボールが作用する、請求項8に記載された同心チャッキング用装置。
  10. フランジが、少なくとも1つのバネエレメントによりボールに対して放射方向外側にバイアスされており、調節コーンを放射方向外側にフランジに対してバイアスする少なくとも1つの第2バネエレメントが更に設けられている、請求項9に記載された同心チャッキング用装置。
  11. クランピングユニットが、テンションバネにより放射方向にテンションを与えられ得るプランジャを有し、プランジャがテンションを与えられた位置において、プランジャがテンションバネにより放射方向内側に付勢されている、請求項3〜10のいずれかに記載された同心チャッキング用装置。
  12. 部品をチャックするためのチャッキング装置が設けられていて、チャッキング装置がチャッキング及び調節取付具に受容されるクランピングセクションを有する、請求項1〜11のいずれかに記載された同心チャッキング用装置。
  13. 計算装置が、操作量の視覚及び/又は聴覚表示のためのディスプレイを備えている、請求項1〜12のいずれかに記載された同心チャッキング用装置。
  14. 計算装置が、自動作動手段に連結されていて、チャックされた部品の同心度のために調節ユニットを自動的に調節する、請求項1〜13のいずれかに記載された同心チャッキング用装置。
  15. 自動作動手段の各々が、各調節ユニットのためのステッピングモータを有する、請求項14に記載された同心チャッキング用装置。
  16. 回転駆動され得る部品の同心チャッキングのための方法であって、部品が、チャッキング及び調節取付具において、部品をチャック及び調節するのに適合された少なくとも2つの調節ユニットと、少なくとも1つのクランピングユニットによりチャックされ、その後部品が回転操作に向けてセットされ、同心度からの逸脱が軸方向に互いにずれた2つの測定ピックアップを用いて測定されて操作量に変換されることにより調節ユニットが調節されて傾斜ずれ及び平行ずれ無く部品の同心度を達成する方法。
  17. 部品が、チャッキング及び調節取付具において、ユニットの2つのセットを用いてチャックされ、その2つのセットの各々が2つの調節ユニットと1つのクランピングユニットを有し、これらが軸方向に互いにずれていて、傾斜ずれ及び平行ずれの無い同心度を達成する目的で、4つの調節ユニットが調節されることにより、操作量が測定された測定値から計算され、請求項16に記載された方法。
  18. 計算された操作量がサーボ駆動部に供給されとにより、調節ユニットが同心度を達成する目的で自動的に調節される、請求項16又は請求項17に記載された方法。
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