JP4884396B2 - 回転エレメントのための締付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項1の内容に従った、回転エレメントのための締付け装置に関するものである。

この種の締付け装置は一般的に知られており、工作機械に取り付けられている回転ツールのための締付け装置として使用されている。また、自動工作機械の場合でも、遠心力で支えられた締付け装置を使用することがすでに公知である。

本発明の課題は、この類型に属する締付け装置を、それがコンパクトな構造を備え、回転数により変化する張力を自動的に構築できるように形成することである。この課題は、請求項1に記載の締付け装置によって解決される。

軸方向の終端部に準備されている、回転エレメントのシャフト部分のための締付け面と、ジョイント部を介して終端部と接続されている、慣性質量をもつ中央部とを備えたテンションスリーブの特別な構造によって、テンションスリーブに回転数が加えられた場合に、中央部がそれに伴って慣性質量に対し作用する遠心力によりラジアルに外側へ向かって引かれ、その際、各終端部の内側部分はラジアルに内側へ向かって動かされ、これによって締付け面付近におけるシャフト部分の締付けが強化される。

各ジョイント部は、主として、各終端部および中央部と比べて縮減された直径を備えた部分によって形成されている。その際、縮減された直径を備えた部分は、主に全周の溝を有する。

1つの優先的な実施形態では、ラジアル状の各溝がテンションスリーブの直径全体にわたって伸びている。これにより、この溝によって分割されたテンションスリーブ諸部分のラジアルな動きが容易となり、それにより、締付け面から回転エレメントのシャフト部分へ張力を付加する効果が高められる。

このとき、とくに優先的な仕様の場合には、テンションスリーブがラジアル状の溝を複数有し、これらの溝は、それぞれ、テンションスリーブの縦軸を通る面に位置している。このようにテンションスリーブをさらに分割することによって、ラジアルな動きやすさが増し、張力を付加する効果が高められる。

この場合、主として、溝面は円周方向へ互いに均等な角度間隔を置いて配置されている。このように、周辺部にかけてテンションスリーブを均等に分割することが、内側範囲に沿って回転エレメントのシャフト部分へ加えられる張力を均等化する結果につながる。

締付け装置の1つの優先的発展形態は、第1グループの溝がテンションスリーブの軸方向での第1の終端部正面に開いており、これらの溝が軸方向での第2の終端部の中にまで伸びていること、また、第2グループの溝がテンションスリーブの軸方向での第2の終端部正面で開いており、これらの溝が軸方向での第1の終端部の中にまで伸びていることを特徴とする。このような実施形態は、溝によって分割されたテンションスリーブの個別部分のラジアルな動きを最大化し、同時に、非負荷状態におけるテンションスリーブの形状の安定性をあまり損なうことがない。

この場合に、望ましくは、第1グループの溝が円周方向において、第2グループの溝と溝との間に配置されている。

締付け装置の効果は、第1の終端部ないしは第2の終端部がラジアルな外側部分を有し、この部分が第3あるいは第4のジョイント部を介して、ラジアルに配置された内側部分と接続されているような1つの優先的実施形態によって、さらに高められる。

この場合に、主として、第3のジョイント部と第4のジョイント部が、それぞれ、円環形状の突起部によって形成され、この突起部は、軸方向で見たときに、配置された終端部の締付け面とそれに隣接する第1または第2のジョイント部との間に位置している。

以下に、ひとつの例を図で示し、本発明を詳しく説明する。図は、以下のものを示している。

図1〜3は、発明に従った締付け装置の縦断面の上側半分を示す概要図であり、この場合に、図示されていない下側部分は、これと鏡映対称を成すように形成されている。

図1には、静止状態での締付け装置が示されている。テンションスリーブ1は、締付け装置のハウジング2に内蔵されており、半径方向と軸方向とで固定されている。テンションスリーブ1は、その縦軸Xに沿って、締付け装置による締付けが可能な回転エレメント5の軸部4をサポートするための軸方向ボア3を備えている（図4）。

テンションスリーブ1は、軸方向の第1の終端で、第1の軸方向終端部10を有し、テンションスリーブ1の他方の軸方向終端にある第2の軸方向終端部20と、2つの終端部10および20の間にある中央部30とを有する。中央部30は、慣性質量32を有する。

中央部30と第1の終端部10との間に第1のジョイント部40が準備されており、これが第1の軸方向終端部10と中央部30との間での、テンションスリーブ1の縦軸Xを示す切断面に対する横方向の軸を中心とした角運動を可能にする。

中央部30と第2の終端部20との間に第2のジョイント部50が準備されており、これが第2の軸方向終端部20と中央部30との間での、テンションスリーブ1の縦軸Xを示す切断面に対する横方向の軸を中心とした角運動を可能にする。

ジョイント部40および50は、図では円によって示されている。

第1の軸方向終端部10は、ラジアル状内側部分12とラジアル状外側部分14とを有する。ラジアル状内側部分12とラジアル状外側の部分14との間には、第3のジョイント部60が準備されており、これがラジアル状内側部分12とラジアル状外側部分14との間で、テンションスリーブの縦軸Xを示す切断面に対する横方向の軸を中心とした角運動を可能にする。

軸方向ボア3を取り囲む、ラジアル状内側部分12の内側範囲には、締付け装置によって締付け可能な回転エレメント5のシャフト部分4のための第1の締付け面16が準備されている。

ラジアル状外側部分14は、ハウジング2の中に準備された、テンションスリーブ1のための支持ボア2′ の内側範囲に対して半径方向に、支持部18によって支持されている。その上さらに、支持部18は、テンションスリーブ1をハウジング2の中に軸方向で固定する。

第2の軸方向終端部20は、ラジアル状内側部分22とラジアル状外側部分24とを有する。ラジアル状内側部分22とラジアル状外側部分24との間には、第4のジョイント部70が準備されており、これがラジアル状内側部分22とラジアル状外側部分24との間で、テンションスリーブの縦軸Xを示す切断面に対する横方向の軸を中心とした角運動を可能にする。

軸方向ボア3を取り囲む、ラジアル状内側部分22の内側範囲には、締付け装置によって締付け可能な回転エレメント5のシャフト部分4のための第2の締付け面26が準備されている。

ラジアル状外側部分24は、ハウジング2の中に準備された、テンションスリーブ1のための支持ボア2′ の内側範囲に対して半径方向に、支持部28によって支持されている。その上さらに、支持部28は、軸方向で移動可能である。

次に、発明に基づく締付け装置の機能の仕方を、図2および図3を使って説明する。

図2は、X軸を中心として回転中の、発明に従った締付け装置1の、図1に対応した概要図を示しており、この場合には、中央部30の慣性質量32に対して、遠心力Fが、ラジアルに外側へ向けて作用する。これによって発生させられた、慣性質量32のラジアルで外向きの運動は、またジョイント部40および50をもラジアルに外側へ向けて動かす。ラジアル状内側部分12および22は、第1の軸方向終端部10ならびに第2の軸方向終端部20がハウジング2に支持されているため、ラジアル方向へ一緒に逸れて行くことができず、そのため、第1のラジアル状内側部分12は、反時計回りに第3のジョイント部60を中心として旋回し、第2のラジアル状内側部分22は、時計回りにジョイント部70を中心として旋回する。これによって、第1の締付け面16と第2の締付け面26とが、ラジアルに内側へ、縦軸Ｘの方に向かって動かされる。回転エレメント5のシャフト部分4が軸方向ボア3に取り付けられている場合には、そこに接触している第1の締付け面16と第2の締付け面26とは、このようなラジアルに内側へ向けた運動を妨げられて、遠心力Ｆに比例した締付け力S1あるいはS2を形成し、これらは、それぞれ締付け面16あるいは26においてラジアルに内側へ向けて作用する。その場合には、遠心力による、慣性質量32のラジアルに外側へ向けた運動は、以下でさらに詳細に説明される通り、テンションスリーブ1の中で、とりわけジョイント部40および50の中で弾性変形を生じさせる。

ラジアルに側へ向いた慣性質量32の経路は、ハウジングボア2′によって制限されており、そのため、慣性質量32は、遠心力Fが特定の大きさをもつ場合には、ハウジングボア2′の内側範囲に当たるまで進む。この状態のときに、最大締付け力S1あるいはS2が達成される。なぜなら、たとえ軸Xを中心とした回転の回転数がそれ以上に上昇したとしても、慣性質量32は、ラジアルに側へ向けてそれ以上逸れることができず、回転数上昇によって追加的に発生させられた遠心力は、ハウジングボア2′の内壁によって直接的に支持されるからである。

図3は、締付け面16および26の内側にあるシャフト部分の締付けを緩めるための動作の流れを示している。第2の軸方向終端部20の、ラジアル状外側部分24の、軸方向に移動可能な支持部28は、軸方向で中央部30の方へ向いた取外し力Lによって移動させられる。第1の軸方向終端部10の、ラジアル状外側部分14の支持部18で、テンションスリーブ1が軸方向で締付けられているため、第2の軸方向終端部20と中央部30とは、固定された第1の軸方向終端部10の方向へ、したがって図3では左へ動く。第2の軸方向終端部20の、ラジアル状内側部分22は、この場合に、第4のジョイント部70を中心として反時計回りに旋回し、このとき同時に、第1の軸方向終端部10のラジアル状内側部分12は、第3のジョイント部60を中心として時計回りに旋回する。これらの2つの旋回運動は、図3で矢印A1とA2とによって示されている通り、第1の軸方向終端部10での第1の締付け面16と第2の軸方向終端部20での第2の締付け面26とが半径方向で外側へ向けて動くという結果につながる。これによって、それぞれの締付け力が解除され、軸方向ボア3の中で支持された締付け可能な、回転エレメント5のシャフト部分4が解放される、そのため回転エレメントが軸方向で軸方向ボア3から取り外され得る。

これに対応して、回転エレメントのシャフト部分を軸方向ボア3に挿入することも可能であり、この場合には、第2の軸方向終端部の支持部28が軸方向で外側へ向けて図3の矢印Ｌとは反対の方向へ動くことにより、締付け面16および26によって、半径方向のプリロードがシャフト部分へ付加され得る。

図4は、発明に従った締付け装置の縦断面図である。ハウジング2は円筒形に形成され、ハウジングの端部に開いた軸方向ボア2′ を備えている。これよりも半径の小さい軸方向ボア2″が、ハウジングの他方の端部において、ハウジングの正面に準備されている。

テンションスリーブ1は、ハウジングの軸方向ボア2′ の中へ挿入されており、これよりも半径の小さい軸方向ボア2″を備えたハウジング正面に、ハウジング軸方向で接触している。軸方向ボア2′ の中へ挿入されたテンションスリーブの、ハウジング正面と反対の側では、1つのロックスリーブ6が軸方向ボア2′ の中へ挿入されている。ロックスリーブ6は、テンションスリーブ1に接触しており、専門家には公知であるような仕方で、たとえば、ねじ継手60を介して軸方向ボア2′ の中で軸方向に固定されている。

ロックスリーブ6は、パイプ状に形成されており、この場合には、ロックスリーブ6の円環状をした第1の正面側が、テンションスリーブ1の有する第2の軸方向終端部20の軸方向で外側の部分24に接触している。

第1の終端部10と、慣性質量32を有するテンションスリーブ1の中央部30との間にある第1のジョイント部40は、第1の軸方向終端部10および中央部30と比べて縮減された直径を備えた1つの部分42によって形成されており、その場合には、この部分42に第1の全周の溝44が準備されている。第1の全周の溝44によって、最小の直径を備えた第1の円環状部分46が作り出され、これが第1のジョイント部40のジョイントを形成する。

第2の終端部20と、慣性質量32を有するテンションスリーブ1の中央部30との間にある第2のジョイント部50は、第2の軸方向終端部20および中央部30と比べて縮減された直径を備えた1つの部分52によって形成されており、その場合には、この部分52に第2の全周溝54が準備されている。第2の全周溝54によって、最小の直径を備えた第2の円環状部分56が作り出され、これが第2のジョイント部50のジョイントを形成する。

遠心力による慣性質量32の半径方向で外側へ向けた運動によって生じた、テンションスリーブ1の弾性変形は、とりわけ、縮減された直径を備えた部分42および52において発生する。このような変形の大きさに基づいて、張力の付加された状態での締付け装置の剛性が生み出される。

第1の軸方向終端部10は、そのラジアル状内側部分12とラジアル状外側部分14との間で、正面側に開いた円環状の溝11を備えており、それが、この部分における第1の軸方向終端部10の軸方向への伸張を、第1の細い円環形状の突起部13まで軽減し、この突起部が第3のジョイント部60のジョイントを形成する。第1の細い円環形状の突起部19は、軸方向で見たときに、第1の締付け面16と第1のジョイント部40との間に位置している。

第2の軸方向終端部20は、そのラジアル状内側部分22とラジアル状外側部分24との間で、正面側に開いた円環状の溝21を備えており、それが、この部分における第2の軸方向終端部20の軸方向への伸張を、第2の細い円環形状の突起部23まで軽減し、この突起部が第4のジョイント部70のジョイントを形成する。第2の細い円環形状の突起部23は、軸方向で見たときに、第2の締付け面26と第2のジョイント部50との間に位置している。

図5は、軸Xを中心として、図4の断面図と比べてわずかな角度だけ回転した、テンションスリーブ1の断面図を示す。切断箇所は、テンションスリーブ1の第1の縦スロット80を通っており、この縦スロットは、第1の軸方向終端部10の閉じられていない終端における正面10′ から出発して、テンションスリーブ1の直径全体にわたり、縦軸Xの方向で第2の終端部20まで伸びており、最後には第1の縦スロット80が第2の終端部20の円環状ノッチ21に開いている。

図6の透視図で認められる通り、このような縦スロット80および82、84から成る第1のグループ8が準備されており、これらが第1の軸方向終端部10を大きさの等しい6個の扇形部分に分割している。

これらの第1の縦スロット80および82、84のうち、それぞれ2つのスロットの間には、縦スロットの第2グループを成す第2の縦スロット90および92、94の1つがそれぞれ準備されており、この第2の縦スロットは、第2の軸方向終端部20の閉じられていない終端における正面20′ から出発して、テンションスリーブ1の直径全体にわたり、縦軸Xの方向で第1の終端部10まで伸びており、そこにおいて円環状の溝11に開いている。第2グループの縦スロット90および92、94は、第2の軸方向終端部を大きさの等しい6個の扇形部分に分割している。

第1の縦溝80および82、84と第2の縦溝90および92、94とは、テンションスリーブ1の円周方向で見たときに、それぞれ均等な角度間隔を置いて配置されている。

第1の縦溝80および82、84と第2の縦溝90および92、94とがこのように配置されていることによって、それぞれの、ジョイント部40および50、60、70を形成する円環状の部分46および56、13、23は、それぞれの縦溝80および82、84、90、92、94によって切断されており、その結果として、関連するジョイント部40および50、60、70は、それぞれが1つだけの割り当てられた円環状の部分46および56、13、23から成り、これによって、その柔軟性を得る。

上記の実施例は、単に本発明の中核となる発想を一般的に説明するための役に立つだけであり、本発明は、上記の実施例に限定されない。むしろ、本発明に従った装置は、保護範囲の枠内で、上記に説明された以外の構成形態を取ることもできる。この場合には、本装置は、とりわけ、請求項のそれぞれの個別特徴を組合せたものであるような特徴を有し得る。

請求項と説明および図の中にある参照符号は、単に本発明をより良く理解するために役立つだけであり、保護範囲を限定するべきものではない。

静止状態における、発明に基づく締付け装置の基本図 遠心力の影響を受けている、発明に基づく締付け装置の基本図 開く力を加えた場合の、発明に基づく締付け装置の基本図 発明に基づく締付け装置の前後方向の断面図 溝の付けられたテンションスリーブの前後方向の断面図 発明に基づく締付け装置のテンションスリーブの斜視図

Claims (9)

1. 軸（Ｘ）を中心とした回転への駆動が可能なハウジング（２）、および
   ハウジング（２）の中に準備されたテンションスリーブ（１）を有し、
   前記テンションスリーブ（１）が、回転エレメント（５）の軸部（４）をサポートするための軸方向ボア（３）を有し、
   前記テンションスリーブ（１）が、ラジアル状内側部分（１２）を備えた第１の軸方向終端部（１０）を有し、この内側部分の、軸方向ボア（３）を取り囲む内側範囲が、回転エレメント（５）の軸部（４）のための第１の締付け面（１６）を形成し、
   前記テンションスリーブ（１）が、ラジアル状内側部分（２２）を備えた第２の軸方向終端部（２０）を有し、この内側部分の、軸方向ボア（３）を取り囲む内側範囲が、回転エレメント（５）の軸部（４）のための第２の締付け面（２６）を形成し、
   前記テンションスリーブ（１）が、第１と第２の軸方向終端部の間に位置して慣性質量（３２）を含む中央部（３０）を有し、
   前記第１の軸方向終端部（１０）と前記中央部（３０）との間に第１のジョイント部（４０）が準備され、
   前記中央部（３０）と前記第２の終端部（２０）との間に第２のジョイント部（５０）が準備されており、
   前記テンションスリーブ（１）が、前記第１の軸方向終端部（１０）と前記第２の軸方向終端部（２０）、および前記中央部（３０）とにおいて、少なくとも１つのラジアル方向の溝（８０，８２，８４；９０，９２，９４）を備えており、
   第１の軸方向終端部（１０）および第２の軸方向終端部（２０）のいずれか、または両方が、ラジアル状外側部分（１４；２４）を有し、前記ラジアル状外側部分が、第３のジョイント部（６０）あるいは第４のジョイント部（７０）を介して、割り当てられたラジアル状内側部分（１２；２２）と結合されていること、および、
   １つのラジアル状外側部分（２４）が軸方向で移動可能であるのに対して、もう一方のラジアル状外側部分（１４）が軸方向で固定されていることを特徴とする回転エレメントのための締付け装置。
2. 第３のジョイント部（６０）と第４のジョイント部（７０）とが、それぞれ、円環形状の接続部（１３；２３）によって形成され、前記接続部が、軸方向で見たときに、配置された終端部（１０；２０）の締付け面（１６；２６）とそれに隣接する第１または第２のジョイント部（４０；５０）との間に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の締付け装置。
3. 第１のジョイント部（４０）と第２のジョイント部（５０）とが、それぞれの終端部（１０；２０）および中央部（３０）と比べて縮減された直径を備えた１つの部分（４６；５６）によって形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の締付け装置。
4. 縮減された直径を備えたそれぞれの部分（４６；５６）が全周の溝（４４；５４）を有することを特徴とする、請求項３に記載の締付け装置。
5. 各ラジアル方向の溝（８０，８２，８４；９０，９２，９４）がテンションスリーブ（１）の直径全体にわたって伸びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の締付け装置。
6. テンションスリーブ（１）がラジアル方向の溝（８０，８２，８４；９０，９２，９４）を複数有し、これらの溝が、それぞれ、テンションスリーブ（１）の縦軸（Ｘ）を通る面に位置していることを特徴とする、請求項５に記載の締付け装置。
7. ラジアル方向の溝（８０，８２，８４；９０，９２，９４）の面が円周方向で互いに均等な角度間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の締付け装置。
8. 第１グループ（８）の溝（８０，８２，８４）がテンションスリーブ（１）の軸方向での第１の終端部（１０）の正面側で開いており、これらの溝（８０，８２，８４）が軸方向での第２の終端部（２０）の中にまで伸びていること、および、
   第２グループ（９）の溝（９０，９２，９４）がテンションスリーブ（１）の軸方向での第２の終端部（２０）の正面側で開いており、これらの溝（９０，９２，９４）が軸方向での第１の終端部（１０）の中にまで伸びていること、
   を特徴とする、請求項５、６または７のいずれか１項に記載の締付け装置。
9. 第１グループ（８）の溝（８０，８２，８４）が、円周方向において、第２グループ（９）の溝（９０，９２，９４）の間に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載の締付け装置。

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