JP4979957B2 - 構成要素を把持し、保持する装置 - Google Patents

Description

本発明は、ばね力に抗して広げることができ、保持されるべき構成要素のために共通収容開口を画定する少なくとも２本のリテーナ・フィンガを含む少なくとも１つの支持部材を備える、工作機械の取り扱いシステム内で構成要素、特にツールを把持し、保持する装置に関する。

プログラム制御の工作機械及びマシニング・センタにおいては、一方で、工作物を機械の作業区域に組織的に供給し、他方で、機械の機械加工ユニット内にあるツール保管部からのツールを自動的に交換するために、様々なタイプの取り扱いシステムが使用されている。

複雑な加工機械で知られているツール保管部には、特に様々な実施例のチェーン・マガジン、ディスク・マガジン及び棚状マガジンがある。全てのツール・マガジンが共通に有するものは、様々な加工ツールのツール・コーンが所定の位置に挿入された複数のツール収容部である。機械の所定の加工プログラムに従い、個々のツールがモータ駆動のツール交換装置によってマガジンから取り出され、加工ユニットに挿入及び加工ユニットから引き出される。

ドイツ特許第１０１６３２９４号から、プログラム制御フライス盤及びプログラム制御ボール盤用の取り扱いシステムが知られている。該取り扱いシステムは工作機械に隣接して配置されたチェーン・ツール・マガジン、及び複数の軸線で動作可能であり、相互に対して角度変位する引っ掛け鉤を有する把持部を担持するツール交換装置を備えている。一方の引っ掛け鉤は、工作主軸からの使用済みツールを収容するよう意図され、他方の引っ掛け鉤は、新しいツールを工作主軸に挿入するように意図されている。各チェーン・リンク上で、垂直のチェーン・マガジンがツール収容部を有し、その収容口は、半径方向に突出した２つの剛性のリテーナ・フィンガによって画定されている。前記リテーナ・フィンガの少なくとも１つは、結合部を介して関連のチェーン・リンクに取り付けられ、したがってツール・コーンの挿入及び引き出し中に、内蔵ばねの力に抗して変位させられる。

ドイツ特許第１９６５１２７７号から、フライス盤及びボール盤のスタンドの次に配置されたディスク・マガジンが知られ、その円形のマガジン・ディスクには、外周に等間隔でクランプ状のツール収容部が設けられている。各ツール収容部の上には上部ばね吊り手が設けられ、これは上方向に突出するツール・コーンのリング状カラーに作用する下方向の作用力を加え、個々のクランプ状ツール収容部にリング状カラーを押しつけている。各ばね吊り手は、１つの軟質弾性リテーナ・フィンガと１つの剛性リテーナ・フィンガを備えている。しかし、ばね吊り手の押す力は、始動加速度及び制動加速度が大きい場合でも、ツール収容部に収容されたツールが落下するのを防止するには不十分である。この公知の取り扱いシステムは、スイベル・アームの自由端上に、いわゆる二重把持器を担持するツール交換装置を備えている。２つの把持器は、相互に対して直角に変位し、それぞれ２つの把持又は保持フィンガを備え、これらは中心の収容開口を画定している。各把持器の両方のリテーナ・フィンガは、タペットの周囲で変位可能になるように、主体に連結され、個々のロック部材によってばね力に抗して閉位置にロックされる。幾つかの構成要素のせいで、マガジン・ディスクのツール収容部及びツール交換装置の把持器はそれぞれ、多大な技術的費用を必要としている。

ドイツ特許公開公報第４２１５６９７号は、アーム上に配置され、個々にツール収容部を形成する２つの平行な把持器を備えるツール交換装置について記載している。把持器は、横軸線の回りに回転可能であるようにアームに連結され、窪みを囲む２つの剛性ジョーを備え、前記ジョーの一方は剛性であり、他方は接合部のばね力に抗して旋回可能である。両方のジョーの広がりは、標準化されたツール・ホルダのツール収容部への挿入を可能にする。幾つかの個々の構成要素のせいで、把持器は技術的に複雑であり、故障しやすい。相互に対して旋回可能な２つの把持ジョーを備えた同様のツール把持器が、ドイツ特許公開公報第３７１７２０１号から知られている。２つの把持器のジョーを広げる又は閉じる動作要素は、機械に固定状態で装着されたスラスト軸受けによって動かされる。この把持器の設計も非常に複雑である。

欧州特許公開公報第０３５５２７１号は、工作機械のツール取り扱いシステムのツール把持器について記載している。該ツール把持器は、クランプされるべきツール・コーンの共通収容開口を画定する２つの弾力的に拡大可能なジョー又はリテーナ・フィンガを設けた板状支持部材を備えている。一体形成されたリテーナ・フィンガを有する支持板は、アセタール樹脂のような技術的プラスチックで一体形成されている。クランプされたツールが、例えばチェーン・マガジンを始動又は制動する場合などに、誤って係合解除されるのを防止するために、収容開口からツールを引き出す係合解除力は、挿入力よりはるかに大きくなければならない。この目的のために、複数の一体化された弾性ブリッジが、合成樹脂で作られた支持板の収容開口の底部区間にある平行なスロットの間に、重ね板ばねとして個々に形成されている。重ね板ばね及びスロットは、ジョー又は把持器の長手方向軸線に対して横方向に延在し、横方向には低いばね定数を、長手方向には比較的高いばね定数を有している。使用される支持板の材料特性、及び一体化した重ね板ばねの設計及び配置構成により、この把持器は重いツールを取り扱うには不適切である。

技術的に単純で、費用効果が高い設計であり、クランプした構成要素の確実な取り付けを可能にする工作機械の取り扱いシステムの把持及び保持装置を提供することが、本発明の目的である。

本発明によると、前記目的は、少なくとも１つの弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガが支持部材と一体形成され、調節可能なロック要素によってクランプ位置にロック可能であるという特徴によって解決される。

リテーナ・フィンガの支持部材への一体設計及び接続は、公知のツール収容部と把持器に設けた別個のばね要素を余分にし、それによって製造費が大幅に削減される。例えば衝撃のような負荷、高い始動加速度又は制動加速度などのせいで個々のツール収容部からツールが誤って係合解除することを、ロック部材を待機位置から、リテーナ・フィンガのばね動作が取り消され、リテーナ・フィンガ自体がクランプ位置に不動状態でロックされるロック位置へとシフトすることにより、高い確度かつ単純な方法で防止することができる。

本発明による装置では、支持部材は、個々に使用するのに適切な形状及びサイズを有し、１つ又は複数のリテーナ・フィンガと弾力的に一体形成される。ツール変更装置の把持器及びディスクのツール収容部では、個々の支持部材が鋼で作られた剛性支持板として形成され、それにツール収容部のリテーナ・フィンガが一体形成されるならば、棚状又はチェーン・マガジンの生産及び設計に関連する利点が生じる。支持板の最も適切な輪郭は、適切な切削動作、特に打ち抜き、ニップル加工又はレーザ切断それぞれによって得られる。１枚の支持板に、単一又は複数のツール収容部が形成されてもよい。

本発明の有利な実施例は、非常に頑丈な材料で作られたディスク形支持部材が、変位可能なリテーナ・フィンガに接続された弾性ブリッジを画定する少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの隣接するスロットを有し、前記ブリッジが少なくとも１つのばね部分を備えることを特徴とする。鋼で作ることが好ましい支持板のスロットは、適切な幅に機械加工又はレーザ切断することによって生成され、前記スロットの直線又は弓形のコース及び長さが、ブリッジの幅、剛性及び弾性、さらに前記ブリッジに一体接続されたリテーナ・フィンガのばね特徴を決定する。一方又は両方のスロットの幅は、リテーナ・フィンガの横方向変位中に特定の区間にて減少するので、個々のスロット区間の両方補側壁が耐圧縮態様で支持され、したがってスロット区間の幅の変化を防止するロック部材が、この特定の区間に配置されると、ばねの作用、及びリテーナ・フィンガが変位する可能性を意図的に排除することができる。ロック要素は、例えばボルト、ピボット、錐、楔、多角形のロック・ボルト、回転カムなどの様々なタイプで提供され、待機位置とロック位置との間で長手方向又は横方向に動作可能であるか、非対称の断面の場合は回転可能である。

ロック部材を収容するために、所定のスロット部分に拡大した区間が設けられ、その形状は、個々のロック部材の輪郭サイズ及び寸法に合わせて調節され、それによってロック部材のロック位置への挿入及び待機位置への動作が容易になる一方、位置精度が向上される。ロック部材は、変位可能なリテーナ・フィンガにも直接作用し、それが広がるのを防止する。

好ましい実施例では、剛性ブリッジ及びばね要素として働く部分を一方向に広げるスロットの少なくとも１つが、支持部材のベース部分から収容部開口まで延在する。第２スロットは、剛性ブリッジを中断して、ロック部材の収容部として働く横方向部分を有してよい。

しかし、支持要素には、一定の断面又は変動する断面を有する弾性ブリッジを一方向に画定する単一のスロットのみを形成してもよい。弾性ブリッジは、その長さ及び断面によって決定された適切なばね定数を有する。ブリッジに関連するリテーナ・フィンガを広げるために、些細な力しか必要としないように、ブリッジのばね作用を「ソフト」に維持するために、弾性ブリッジは、十分な長さ及び少なくとも部分的に小さい断面を有していなければならない。ロック部材は、リテーナ・フィンガと直接係合しなければならない。

本発明による把持及び保持装置は、他の同等の把持及び保持装置と比較して、単純な設計、可動構成要素の少なさ、及び費用効果が高い生産を特徴とする。ばね要素を支持要素、好ましくはベース部分に統合し、さらに各ツール収容部の２つのリテーナ・フィンガを一体構造にすると、例えばレーザ・ビームなどにより、単純な切断作業で一体アセンブリを生成することができる。アセンブリ作業は、ロック部材を支持部材に取り付け、調節機構を機械部品上に取り付けることに限定される。

ばね部分をロック位置にシフトすることによって、その弾性作用が打ち消され、支持部材及びリテーナ・フィンガで構成され、本質的に非常に剛性の構成要素が形成されるので、ロック部材は非常に効果的である。支持部材のばね部分の位置が、広範囲にわたって自由に選択できるというさらなる利点もある。ばね部分を支持部材のベース部分に配置すると、ばね部分とツール収容部の間に比較的大きい自由空間が獲得される。同じことが、ロック部材を収容するように設計されたスロット部分を位置決めし、横方向に適切に延在することにも当てはまる。この横方向のせいで、変位可能なリテーナ・フィンガに作用するモーメントが、支持位置に配置されたロック部材を介して純粋な圧力として支持部材の剛性区域に適用される。

ばね部分、及びロック部材を収容する少なくとも１つのスロット部分の位置は、支持部材の後方部分に限定されないが、この設計は、ツール収容部及びリテーナ・フィンガの近傍に、ツール・コーンの挿入又は引き出しに影響するような追加の構成要素が必要ないという点で、ツール変更装置及びディスク・マガジンでは有利である。

本発明の元となる技術的概念は、マニピュレータ及びツール変更装置の把持器に当てはめることができる。さらに、本発明による把持及び保持装置は、ツールマガジン、つまりチェーン、ディスク・マガジン及び棚状マガジンに使用されることができる。本発明による装置がディスク・マガジンに使用される時、板状支持部材が、従来通りに駆動されたマガジン・ディスクを形成し、複数の扇形支持板が組み立てられて、連続的なマガジン・ディスクを形成する。前記円形板状マガジン・ディスクの外周には、個々のロック部材によってロック可能で弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガを備えるツール収容部が配置され、各収容部の両方のフィンガは、支持板の一体構成要素である。

本発明による把持及び保持装置は、個々の棚又はその区画を垂直軸回りにシフト又は回転できる棚状マガジンに特に適している。これらの場合にも、棚又は棚の一部が動かされた時、収容部から係合解除されて、他の構成要素を損傷することがないように、複数の異なるツールを個々の収容部に固定することが有利である。

本発明による把持及び保持装置を、チェーン・マガジンとの関連で使用する場合、個々のロック部材は広がり可能なリテーナ・フィンガの自由端部分に作用することができる。この場合、ロック部材は、軸方向にシフト可能であるように、チェーン・リンクの中空タペット内に配置したピンとして形成することが好ましい。流体の電磁気又は機械的アクチュエータ・ユニットの場合、ピンは、そのテーパ端部がリテーナ・フィンガの対応する形状の窪みと係合するか、そこから解放されるように、中空のタペット内で軸方向に動かされることができる。

ツール収容部は、一方のツール収容部の剛性リテーナ・フィンガが隣接するツール収容部の弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガに対向するように、相互に隣接してツールマガジン内に配置されることが好ましい。リテーナ・フィンガ間の距離は、弾性リテーナ・フィンガが変位状態の剛性リテーナ・フィンガによって支持され、その変位距離及びそれに作用する応力が制限されるように選択されるべきである。

本発明による把持及び保持装置のさらなる詳細及び利点は、図で示した好ましい実施例に関する以下の説明から理解することができる。

概略的に図示された把持及び保持装置は、ツール交換装置の把持器のために使用され、及び複数の状態でツールマガジンのツールキャリアとして使用されてよい。図面では実施例しか図示されていないその装置の設計は、意図された用途に応じて変更されうる。

図１に示す装置は、約１０ｍｍの厚さを有するほぼ長方形の鋼板として形成された支持部材１を備える。支持板１のテーパ・ベース部分３には、所定の間隔で２つの型彫りボア４、５が形成され、それは支持板１をツール交換装置の適切な構成要素に固定する締結ボルトを収容するように意図されている。このような構成要素６が、図２に概略的に図示されている。

支持板１のベース部分３の背面側には、ここでは調節可能なロック部材８の支持体として働く薄い板７が設けられている。軽量化のために、支持板１の中心部分にほぼ長方形の窪みが形成されている。図１によると、支持板１の右端部分には２つのリテーナ・フィンガ９、１０が一体形成され、その上部リテーナ・フィンガ９は、ツール・コーン１３を収容部開口１２に挿入する又は収容部開口１２から引き出す場合に、弾性力に抗して弾力的に変位可能であるように形成されている。ツール１１によって部分的に覆われた下部リテーナ・フィンガ１０はがっしりしていて、その位置は変えられない。２つのリテーナ・フィンガ９、１０は、ツール１１のツール・コーン１３のリング状カラー１７が保持される、半円形以上の収容部開口１２を画定している。ツール・コーンの位置を固定するために、両方のリテーナ・フィンガ９、１０には、端側にノーズと、リング状カラー１７の周方向の溝と係合する楔形の内側面とが設けられている。収容部開口１２のツール・コーン１３の位置をさらに固定するために、支持板上に形成されたノーズ１４が収容部開口１２の底部分に設けられ、前記ノーズ１４は、両側が半円形の窪み１５、１６によって画定され、リング状カラー１７の窪みと係合する。収容部開口１２のサイズは、ツール・コーン１３が２つの保持部フィンガ９、１０によって付勢された状態で保持されるように、リング状カラー１７の周方向溝の直径に従って設定されている。

図１における支持板１の上部分には、２つの平行なスロット２０、２１が設けられ、それらは長手方向に延在し、それらの間にブリッジ２２を画定している。内側スロット２１がベース部分３から収容部開口１２へと延在し、一定の幅を有している。外側スロット２０は、ここでは両端盲スロットとして形成され、これも支持板１のベース部分３からリテーナ・フィンガ９のベースへと延在している。軸線方向にシフト可能なロック部材８を受け入れる拡大区間２４が設けられ、横方向に開放された短い横方向スロット２３が、前記外側スロット２０の後方部分から分岐している。この実施例では、ブリッジ２２が一定の断面を有し、リテーナ・フィンガ９の横方向の広がり動作を可能にするばね要素を形成している。ブリッジ２２は、その長さにわたって変化する断面を有してもよく、それにより、ばね作用は相応して変化する。

上述した装置の機能及び動作は以下の通りである。

クランプされ、保持されるべき構成要素、この場合はツール１１を含むツール・コーン１３は、ツール・コーン１３の横方向の動き、又は支持板１の長手方向の動きによって横方向に動かされ、したがって、図１における上部リテーナ・フィンガ９は、ツール・コーン１３又はリング状カラー１７が図１に示す収容部開口１２の最終位置に到達するまで、ツール・コーン１３上に形成されたリング状カラー１７の曲率によって、ブリッジ２２のばね作用に抗して上方向に旋回する。前記最終位置で、上部リテーナ・フィンガ９は、図示の位置へと弾力的に復帰する。リテーナ・フィンガ９の変位動き及びその自動復帰動きに必要なばね作用は、全長にわたってばね要素を形成する細長いブリッジ２２によって獲得される。リテーナ・フィンガ９が変位動きを実行できるようにするために、ロック・ボルト８が非活動位置へと一時的にシフトされ、そこでは横方向スロット２３の拡大区間２４に十分に緩やかに収容される又はそこから完全に外される。これは比較的広い外側ブリッジ２５の剛性を失わせ、したがってツール・コーン１３の挿入又は引き出し中にリテーナ・フィンガ９が伸ばされた時、外側ブリッジはわずかに変位できる。ツール・コーン１３又はそのリング状カラー１７が図１に示す位置になるとすぐに、ボルト形のロック部材８が横方向スロット２３の拡大区間２４へと軸線方向に押し込まれ、したがってこれまで自由であったブリッジ２５の図１における右側の部分が、ここでブリッジの残りの部分との接触で確実に支持される。その後、一方又は他方のリテーナ・フィンガ９、１０の変位又は広がり動きはもう可能ではなく、したがってツール１１又はそのツール・コーン１３は係合解除しないように固定される。それは、２つのリテーナ・フィンガ９、１０の端部が、１８０°より大きい角度範囲にわたってカラー１２を囲むからである。

ツール変更装置に使用する図１による装置が、図２では交換動作中の状態で概略的に図示されている。ツール１１は、ツール・コーン１３によって工作主軸２６にクランプされている。ほぼ上述した態様で形成された支持板１が支持体６に装架され、その底側には、ロック・ボルト８のベース・ディスクに連続的なばね力を加える圧力ばね２８を備えるハウジング２７が取り付けられている。ロック・ボルト８は、支持体６に形成されたボアを通して延在し、テーパ端コーン２９を有している。

ツール・コーン１３がツール収容部開口１２に配置される又はツール収容部開口が空にされる時、ばね２８がロック・ボルト８をロック位置に押し込み、ここでは、太いボルト軸が横方向スロット２３の拡大区間２４を塞ぐ。

自身上に支持板１が装架された支持体６が図２の右側へ動かされる又は工作主軸２６がツール１１とともに左側へ動かされる、或いはその両方が生じる時、把持動作が開始されるまで上方ロック位置に配置されていたロック・ボルト８をばね２８の力に抗して図２の下方位置へと押し込む力Ｆがロック・ボルト８に加えられる。力Ｆは例えば楔面又はカムによって機械的に、さらに流体駆動又は電気駆動のアクチュエータによって、様々な方法で生成されることができる。図２に見られるように、ロック・ボルト８の細い上部タペット２９は、太いボルト軸に対応する寸法を有する拡大区間２４ではクリアランスがある状態で受け入れられている。ボルト８のロック効果は、このように打ち消され、したがって関連するリテーナ・フィンガ９は、リング状カラー１７を挿入することによって、ブリッジ２２（図１）の弾性力に抗して弾力的に変位することができる。リング状カラー１７が図１に示す位置に到達するとすぐに、ロック・ボルト８は力Ｆから解放されて、上部位置に戻り、ここで太いボルト軸が拡大区間２４を塞ぎ、したがって圧力ばね２８の作用によってリテーナ・フィンガ９をロック位置にロックする。力Ｆを生成するために、把持器に装着される又は固定状態で配置される機構、例えば圧力発生要素、オーバランニング・ランプ、カムなどの様々な機構が使用されてよい。

本発明による把持及び保持装置は、ディスク、棚又はチェーン・マガジンでよいツールマガジンのツール収容部としても使用されてよい。

図８及び図９に示されたように設計されたチェーン・リンクを有するチェーン・マガジンを、一例として図３に示す。チェーン・マガジンは、例えばフライス盤に横方向に組み付けるために調節可能な支持脚部すなわち支柱３１を備える安定したベース３０を備える。ベース３０上に垂直の支持構造３２が安定した前側に装架されていて、それに下部及び上部スプロケット３３、３４が装架されている。前記スプロケット３３及び３４の一方は、駆動ユニット（図示せず）によって駆動されている。ボルトによって相互に旋回自在に連結された複数のチェーン・リンク３６から成るリンク・チェーン３５が２つのスプロケット３３、３４上を通っている。図８及び図９は、本発明による装置を設けたこのようなチェーン・リンクの２つの実施例を示す。

別の例として、図４は、垂直ディスク・マガジンを示し、そのマガジン・ディスク４０は、中空円筒形の支持構造４２によって支持枠４３内に回転自在に支持されたリング状ディスク４１として形成されている。支持枠４３は駆動ユニットを含み、傾斜した柱４５の上に支持されている。リング状ディスクとして形成されたマガジン・ディスク４１は、扇形の支持板４６で構成され、その２つの異なる実施例について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。円形の各区画４６は、半径方向外側の縁部に沿って配置された複数のツール収容部４７を備えている。図３及び図４の円で囲んだ区間Ａには、ロック機構を備えたツール交換ステーションが配置され、これは図７に見られる拡大断面図で示された構成を有している。

図５、図６はそれぞれ、４６ａ及び４６ｂで指示した円形ディスク区画４６の２つの変形の平面図を示す。図５で示す区画４６ａは、一体の剛性支持板４７で構成され、これは鋼で作られ、約１０ｍｍの厚さを有することが好ましい。半径方向外側には、合計で５つの同一のツール収容部４８が設けられ、そのわずかに半円を超えた収容開口４９は、それぞれ１つの剛性リテーナ・フィンガ５０及び１つの弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ５１によって画定されている。図に見られるように、個々のツール収容部４８の構造、したがってその動作は、大部分が図１で示す把持及び保持装置のそれと同一であり、したがってこの点で、上記の説明を参照することができる。変位可能な各リテーナ・フィンガ５１は、両側の支持板のベース部分まで延在する２つのスロット５２によって画定された細長い弾性ブリッジ５３と関連しており、弾性ブリッジ５３はばね要素を形成している。さらに、各ツール収容部４８は、スロット５２の一方に開き、円錐形端部分が設けられているロック・ボルトを受け入れる拡大区間５５を備えた横方向スロット５４を備えている。スロット５９によって画定され、変位可能なリテーナ・フィンガ５１に一体接続された剛性ブリッジ５６が、この横方向スロット５４で終了している。調節可能なロック・ボルト５５がこのロック位置に位置決めされた後、ブリッジ５６の端面がロック・ボルト５５によって支持される。

適切な支持体上に支持板４７を装着するために、ねじボルトを収容する３つのボアがツール収容部４８ごとに設けられている。各支持板４７の横縁５７、５８は、組立後に隣接する支持板への継ぎ目なし接続が獲得されるように形成されている。

図６に示される円形ディスク区画４６ｂは、大部分が図５で示す実施例に対応し、したがって同一の構成要素は図５で使用した参照番号で指示されている。しかし、例えばレーザ・ビーム又は機械加工などによって支持板４７に形成するスロット６０、６１の形状は異なっている。スロット６０、６１は半径方向に平行に延在し、支持板４７のベース部分の下部区画でのみ弾性ブリッジ６３の２つの側部を画定している。弾性ブリッジ６３は、半径方向内側では支持板の材料に接続され、剛性ブリッジ６４にも接続され、その半径方向外側の部分は、半径方向外側で変位可能なリテーナ・フィンガ６５を形成している。スロット６１の終了部より上の端部に、変位可能なリテーナ・フィンガ６５に湾曲したノーズ６６が設けられている。変位可能なリテーナ・フィンガ６５の後端及びそれに接続するブリッジ６４を画定するスロット６０は、短い横方向スロット６７に接続され、横方向スロットには、この例では、調節可能なロック・ボルト６９を受け入れるために円形の拡大区間６８が形成されている。

図６に示される実施例では、ブリッジ６３は変位可能なリテーナ・フィンガ６５のばね要素である。ばね作用の程度は、ブリッジ６３の幅及び長さによって決定される。横方向スロット６７内で調節可能なロック・ボルト６９を受け入れるための拡大区間６８の位置は、ロック状態でリテーナ・フィンガ６５に作用する拡大力を、個々のブリッジ６４の長手方向に作用する圧力として、係合したロック部材を介して支持板４７に伝達させる。図６による実施例は、スロットの数が少ないので、特に高い費用効果で生産することができる。支持板４７のベース部分に弾性ブリッジ６３を設けることは、ツール収容部４８及びリテーナ・フィンガ５０、６５を担持する支持板４７の半径方向外側の区画が自由で、個々の支持板４７のベース部分にロック・ボルト６９が設けられるという点で、有利である。

図７は、チェーン及びディスク・マガジンについて、図３及び図４の円で囲んだ区画Ａのツール交換又は動作区域を示す。支持板４６上に、頂部アセンブリ７０が円筒形の内部空間７１内に装架され、頂部アセンブリの圧力ばね７２が装着され、圧力ばねは一方ではカバー板７３によって支持され、他方ではロック・ボルト７５の拡大頭部７４によって支持されている。ロック・ボルト７５の軸の太い方の部分が、滑動スリーブ７６内に案内され、細い端タペット７８で終了するほぼ円錐形の部分７７を備えている。図に見られるように、支持板４６の拡大部分８０は、円錐形ボルト部分７７に対応して漏斗形である。支持板４６の下には、細いボルト・タペット７８が通過するボア８２を有する支持板８１がある。ボルト・タペット７８のクラウン付き端部は、ディスク・マガジンの静止構成要素に装着され、駆動機構（図示せず）によって駆動される二重矢印の方向へ垂直運動を実行する部材８３の前側によって支持されている。駆動機構は、液圧、空気圧、電磁、又は機械的アクチュエータ要素を有している。

上述したディスク・マガジンは、所定数の異なるツールによって従来通りの態様で占められている。加工プログラムによって予め決定されたツール収容部にツールを挿入するために、ロック部材７５は、アクチュエータ８３の垂直運動によって通常のロック位置から図７に示す上昇位置へとシフトされる。ロック部材７５の前記位置では、選択したツールのツール・コーンが長手方向軸線に対して横方向の収容部開口に挿入されることができ、これでばね弾性リテーナ・フィンガは弾力的に変位させられ、ツール・コーン又はそのリング状カラーをクランプしながら、元の位置に戻る。その後、ロック部材７５は、圧力ばね７２の力によって戻され、それによって円錐形部分７７が窪み８０の円錐形部分に押し込まれる。図７の窪みの形状は、図５及び図６で示す拡大部分５５及び６８の形状に対応する。ロック部材７５のこの位置で、図５のばね要素５３又は図６のばね要素６３の作用が打ち消され、変位可能なリテーナ・フィンガ５１又は６５がクランプ位置にロックされる。したがって、クランプされたツールがしっかり囲まれて、固定され、したがってマガジン・ディスクが高い開始加速度で回転することができる。

特定のツールが工作主軸に挿入される場合、その特定ツールを含む個々のツール収容部が所定の移送位置へと動かされるように、マガジン・ディスクが回転させられる。回転中に、全ツール収容部のロック部材はロック位置に配置され、変位可能なリテーナ・フィンガは剛である。選択したツール収容部が移送位置に到着すると、ロック部材７５がアクチュエータ機構（図７参照）によって非ロック位置へと動かされ、それによって１つのリテーナ・フィンガが弾力的に変位可能になる。個々のツール変更装置の把持器は、水平のアクセス動作でツール・コーンを把持し、リテーナ・フィンガを弾力的に変位させながら、ツール収容部から横方向に引き出すことができる。次に、リテーナ・フィンガが元の位置に戻り、ロック部材がばねによってロック位置に押し戻される。

図７に示すロック・ボルトの動作機構の実施例は、ロック部材８を操作するために図１による把持及び保持装置に使用されてもよい。ロック・ボルト７５の円錐形部分７７及び対応する円錐形の拡大開口８０は、ロック・ボルトのデッドロックを防止することができる。操作機構又はロック・ボルト及び関連する収容部開口は、ロック・ボルトが変位可能なリテーナ・フィンガ内にそのロック位置で閉鎖力を生成するように形成され、このことはクリアランスがないツールホルダの安全な係合を可能にする。

図８及び図９はそれぞれ、チェーン・マガジンの２つのリンクを示し、その残りの構成要素、特に支持枠構造、案内レールなどは一般的に知られている。前記チェーン・マガジンの１つが、図３に図示されている。このようなチェーン・マガジンは、多数の加工ツールが必要であり、関連するフライス盤及びボール盤の近傍に限られた空間しかない場合に一般的に使用される。各チェーン・リンクに、ツールを収容し、保持するために本発明による把持及び保持装置が設けられている。

図８は、相互から分離された２つの同一のチェーン・リンク８５ａ、８５ｂを示し、下部チェーン・リンク８５ｂは、接合ボルトの中心軸線の面で切断されている。各チェーン・リンク８５ａ、８５ｂの前側には、比較的高品質の鋼で作られた剛性支持板８６ａ、８６ｂが複数のねじによってしっかり装着されている。２枚の支持板は、上述した板状支持要素に設計及び機能が対応する。各支持板８６ａ、８６ｂにはそれぞれ、２つの一体形成したリテーナ・フィンガ８７、８８が設けられ、これらは加工ツールの標準化されたツールホルダのための収容部開口の半円以上の部分を囲んでいる。上述した実施例のように、一方のリテーナ・フィンガ８７は本質的に安定して剛性であり、他方のリテーナ・フィンガ８８は弾力的に変位可能で、したがってリテーナ・フィンガ８８が拡大されている間に、ツールホルダが収容部開口９０に挿入され、そこから取り出されることができる。

各支持板８６ａ、８６ｂにスロット８９が設けられ、これは支持板の塊状の大表面部分に向かって細長い変位可能なリテーナ・フィンガ８８を終了させ、収容部開口に横方向に開いている。スロット８９は、比較的大きい直線部分８９ａ及び支持板の後部ベース部分の弓形区域では、変位可能なリテーナ・フィンガ８８の横方向縁部に平行に延在している。スロット８９の他方端は、支持板のベース部分の円形窪み８９ｃで終了している。この実施例によると、スロット８９は、全長にわたって弾性ブリッジ９１を画定し、弾性ブリッジは長い方の直線部分、さらにスロット８９の形状に従う弓形のベース区間を備えている。弾性ブリッジ９１の幅、したがってその断面は、ここではほぼ一定である。弾性ブリッジ９１は長い長さを有し、したがって比較的軟質のばね特性を有する。弾性ブリッジの厚さを変更することによって、連続的に、又は長手方向の１つ又は２つの部分で、対応する実際的要件、例えば個々のツールの重量に従って、ばね特性を変更し、調節することができる。

図８及び図９で示す実施例では、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ８８の自由端部分にはノーズ９２が設けられ、ノーズはクラウン状の形状を有し、窪み９０内へと半径方向に突出している。挿入又は引き出し中にツールホルダがノーズ９２を脇へどけ、したがってリテーナ・フィンガ８８を弾力的に変位させるので、ノーズ９２は、変位可能なリテーナ・フィンガ８８の操作要素である。他の実施例と全く同じように、２つのリテーナ・フィンガ８７、８８は、クランプされたツールホルダの最大直径を超えて延在している。相応して、ノーズ９２はロック状態でクランプ機能を有する。

図８の上部分に見られるように、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ８９ａは、チェーン・リンク８５ａ、８５ｂの接合リガメント９３の延長部を超えて延在している。変位可能な各リテーナ・フィンガ８９ａには、その広い方の端部分８９ｄで、長手方向に調節可能な棒９６の端部に円錐形頭部として形成されたロック部材９５を収容する個々のボア９４が設けられている。棒９６は、中空タペットとして形成された接合ボルト９３を通って延在し、チェーン・リンク８５ａ、８５ｂから突出する端部分にてアクチュエータ機構９７を担持している。中空タペット９３内で棒９６を軸線方向にシフトさせるために、アクチュエータ機構９７は、棒９６の端部分を囲むコイルばね９８、及びばね力に対して反対方向に作用し、マガジン構造の静止構成要素に装着された加圧空気シリンダ９９を備えている。コイルばね９８の力は棒９６をロック位置に保持し、その端側の頭部はクリアランスなしで変位可能なリテーナ・フィンガ８８のボア９４と確実に係合し、これをロック位置に固定する。確実なバックラッシがない係合を獲得するために、ロック頭部９５、さらにボア９４は一致した円錐形の側壁を有していなければならない。ロック状態を解除するために、加圧された空気がシリンダ９９に供給され、それにより、ボアと円錐形頭部９５の側壁間にリテーナ・フィンガが十分に変位できるのに十分なクリアランスが形成されるまで、棒９６が持ち上げられる。

図８に示すマガジン・チェーンのチェーン・リンク８５ａ、８５ｂは、部分的に円筒形の内面を有する中心部分１００を備えている。前記大表面中心部分１００の一方側には剛性の中心ブリッジ１０１が形成され、反対側には２つの隔置された同様に剛性のブリッジ１０２、１０３が形成されている。組み立てた状態で、中心ブリッジ１０１は、隣接するチェーン・リンクの２つのブリッジ１０２、１０３によって画定された空間内に係合する。ブリッジ１０１、１０２、１０３それぞれの端部分に、個々の横方向ボア１０４、１０５、１０６が設けられ、それぞれを通して中空タペットとして形成された接合ボルト９３が、図８の下部分の断面図で示したように延在している。

支持構造の静止金属レール（図示せず）に沿って図８に示すチェーン・マガジンのマガジン・チェーンを案内するために、例えば皿ねじ又は他の適切な手段によって、チェーン・リンク８５ａ、８５ｂの中心ブリッジ１０１の端面にプラスチック・ブロック１０７が取り付けられている。

図９に示す別のチェーン・マガジンの２つのチェーン・リンクは、図８によるチェーン・リンクに対応し、したがって同一の構成要素は同じ参照番号で示す。自身上に形成されたリテーナ・フィンガを備える支持板のみが、２つの実施例で異なる。他の実施例による支持部材のように、図９に示すチェーン・マガジンの支持板１１０ａ、１１０ｂは、比較的高品質の鋼で構成され、さらに重いツールを保持するのに十分な厚さを有している。各支持板１１０ａ、１１０ｂ上に、それぞれ屈曲した剛性リテーナ・フィンガ１１１及び弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ１１２が形成され、したがって両方とも鋼板の部品で構成されている。リテーナ・フィンガ１１１、１１２は両方とも、ツール１１３、１１４をクランプするために円形区画の形状の収容部開口を画定し、リテーナ・フィンガ１１１、１１２によって囲まれた角度範囲は、１８０°より大きく、原則的に本発明による把持及び保持装置の他の実施例にも当てはまる。

図９に見られるように、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ１１２は、直線の弾性ブリッジ１１５に一体接続され、弾性ブリッジはこの例では一定の幅を有し、スロット１１６によって画定されている。弾性ブリッジ１１５は、弓形部分１１８を介して平行なブリッジ部分１１７に一体接続され、ブリッジ部分１１７は支持板１１０ａ、１１０ｂのベース部分１１９に接続されている。この実施例でも、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガ１１２の自由端に、内側に突出するクラウン状ノーズ１２０が設けられている。

チェーン・マガジン、棚状マガジン及びディスク・マガジンのリテーナ・フィンガの形状及び幅、さらにその間の距離は、リテーナ・フィンガの端部分が相互ストッパを形成して、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガの最大の広がりを制限するように選択されなければならない。

本発明による把持及び保持装置では、全てのロック部材が弾性の力又は確実なラッチ作用又は摩擦インタロックによってロック位置に連続的に保持され、したがってマガジン内又は把持器内に存在する全てのツールはしっかり固定される。交換動作の場合のみ、弾力的に変位可能なリテーナ・フィンガを弾力的に拡大することによって、特定のツールのツール・コーンを収容部から引き出す又はそこに挿入できるように、特定のロック部材をシフトすることによって、ロック状態が一時的に中断される。したがって、ロック部材の操作機構及び関連するアクチュエータは、ディスク・マガジン又は棚状マガジンの個々の移送ステーションの近傍に設けるのみである。圧力シリンダのような操作機構の個々のドライブは、全てのケースに必要というわけではない。ロック部材の動作は、把持器及び／又はマガジンの動作によっても得ることができる。

本発明は図示の実施例に制限されない。例えば、例えばフライス加工又はレーザ切断などによって生成されるスロットの異なる数及び異なるコースを選択することができる。唯一の重要な形体は、支持部材に、変位可能なリテーナ・フィンガに機能的に接続した少なくとも１つの一体弾性部分を設け、所定のスロット部分を閉じることによって、前記一体形成の弾性部分の弾性変位を防止できることである。上述したロック・ボルト３４、７５の代わりに、例えばシフト又は回転し、適切な手段によってロック位置に保持又はロックすることによって動作するような異なるタイプのロック部材を使用して、弾性部分を閉じることができる。

本発明による把持及び保持装置の斜視平面図。 ツール及び工作主軸を含むツール変更装置の把持器として使用する本発明による装置の概略側面図。 本発明による把持及び保持装置を備えるチェーン・マガジンの斜め概略斜視図。 本発明による把持及び保持装置を備えるディスク・マガジンの斜め概略斜視図。 図３によるディスク・マガジンの円形区画の平面図。 図３によるディスク・マガジンの円形区画のさらなる実施例の別の平面図。 本発明による把持及び保持装置の動作機構を有するロック部材の実施例の概略断面図。 把持及び保持装置を備えるチェーン・マガジンの２つのリンクの斜視図。 さらなるチェーン・マガジンの２つのリンクを示す図。

Claims (18)

1. 工作機械の取り扱いシステムの構成要素であるツールを把持及び保持する装置であって、
   クランプされるべきツールの共通収容部開口を画定する少なくとも２つのリテーナ・フィンガにして、一方のリテーナ・フィンガが他方のリテーナ・フィンガに対して弾性力に抗して閉位置から開位置に広がり可能な少なくとも２つのリテーナ・フィンガが設けられ、剛性支持板として形成された、少なくとも１つの支持部材を備えた構成要素把持及び保持装置において、
   前記２つのリテーナ・フィンガが、前記支持部材と一体形成され、
   スロットが前記支持部材に形成され、該スロットが前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガを広げるために弾性変位可能なブリッジを形成し、
   ロック部材が前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガに配置され、該ロック部材は非活動位置で前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガを広げるための前記ブリッジの弾性変位を許し、ロック位置で前記ブリッジの弾性変位を防止する、すなわち、前記ロック部材が前記スロットの特定部位に導入された時前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガの広がり動きを防止することを特徴とする、構成要素把持及び保持装置。
2. 前記スロットが細長い円弧状であり、該細長い円弧状スロットが前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガとなる弾性変位可能なブリッジを形成していることを特徴とする、請求項１による構成要素把持及び保持装置。
3. 前記支持部材が板形状のベース部分を有し、少なくとも２つの隣接するスロットが前記ベース部分から延在し、前記少なくとも２つの隣接するスロットが、ばね部分を含む前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガとなるブリッジを形成していることを特徴とする、請求項１による構成要素把持及び保持装置。
4. 前記スロットの少なくとも一部が、少なくとも１つのロック部材を受け入れるように形成されていることを特徴とする、請求項３による構成要素把持及び保持装置。
5. 前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガが、前記ロック部材の直接動作によってロックされるようになっていることを特徴とする、請求項２による構成要素把持及び保持装置。
6. 前記スロットの少なくとも１つが、横方向部分において、前記ロック部材を受け入れるために拡大された部分を有していることを特徴とする、請求項３又は４による構成要素把持及び保持装置。
7. 前記ロック部材が、円錐部分を備えている、長手方向に調節可能なロック・ボルトであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置。
8. 前記ロック部材がロック位置から非活動位置へと変位可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置。
9. 一側で開き、半円以上である収容部開口がツール・コーンを受け入れるように形成され、前記支持部材の前記ベース部分から始まる前記スロットの少なくとも１つが、前記収容部開口で終了することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置。
10. 前記ロック部材を作動させるアクチュエータ機構が設けられていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置。
11. ツールマガジン内の交換位置とツールスピンドル間を移動可能な複数のツール把持器を備える工作機械のツール交換装置において、
    前記ツール把持器が請求項１から１０のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置を有していることを特徴とするツール交換装置。
12. 複数のツール収容部を備える工作機械のツールマガジンにおいて、
    前記ツール収容部が、請求項１から１０のいずれか一項による構成要素把持及び保持装置を備えることを特徴とするツールマガジン。
13. １つ又は複数の板状支持部材が回転駆動されるマガジン・ディスクを形成し、該マガジン・ディスクの外周には、ツール収容部が設けられており、各ツール収容部が前記他方のリテーナ・フィンガを１つと、前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガを１つを備えていることを特徴とする、請求項１２によるツールマガジン。
14. 板状支持部材がチェーン・リンク上に設けられており、前記板状支持部材の各々が、前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガを備えていることを特徴とする、請求項１３によるツールマガジン。
15. 前記広がり可能な一方のリテーナ・フィンガが、スロットによって横方向に画定された弾性変位可能なブリッジであることを特徴とする、請求項１４によるツールマガジン。
16. 前記ロック部材が、前記広がり可能なリテーナ・フィンガの端部にある開口と係合することを特徴とする、請求項１４又は１５によるツールマガジン。
17. 前記ツール収容部の前記他方のリテーナ・フィンガが、隣接する構成要素把持及び保持装置の広がり可能なリテーナ・フィンガの広がりを制限するストッパを形成していることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか一項によるツールマガジン。
18. 調節可能な前記ロック部材がチェーン接合部の一部であることを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか一項によるツールマガジン。

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