JP6668369B2 - 補正装置、および、このタイプの補正装置に備えられた、ワークピースのためのクランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークピース、詳細には歯の付いたワークピースまたは歯が付けられるべきワークピースの、平坦に補正されたクランピングであって、クランプ軸を画定するクランプ装置により実行される平坦に補正されたクランピングのための補正装置に関するものであり、ワークピースは回転軸を有し且つ本補正装置の接触面と平坦な辺で当接し、クランプ装置が作動したときに、ワークピース回転軸がクランプ軸に対して同軸上に芯合わせされ、および、そこから生じる、当接する平坦な辺の偏位であって、ワークピース回転軸に対する直交性からのどのような偏位も、本補正装置において実行される撓み運動によって補正される、補正装置に関する。

この種の補正装置は、例えば未刊行の特許文献１から知られている。そのような装置の必要性は、以下の考慮すべき事項によって明らかにされる。当接する平坦な辺がワークピース回転軸に対する直交性からどのような偏位も持っていないワークピースが、クランプ軸に対し直交して当接している接触面上にあるならば、ワークピース回転軸とクランプ軸は平行に延在し、および、作動されたクランプ装置の中央寄せ効果に関して、クランプされたワークピースと結局のところは揃うことになる。しかしながら、ワークピースの当接する平坦な辺にワークピース回転軸に対する直交性から偏位が存在している場合、このことは少なくとも小程度、例えば、平坦な辺に形成される強固にするひずみの結果として生じ得るのだが、その歪みは補正されず、ワークピース回転軸の向きはクランプ軸の向きから偏移し、その結果、クランプ装置を作動させるとき、その中央寄せ効果は「斜めの」平坦な辺と「真っ直ぐな」接触面の間の固定した接触と競合する関係にあり、このことは、クランプする間の傾き、および、ワークピース回転軸とクランプ軸の同軸性を確実にすることができないことをもたらす。クランプ軸は、クランプ装置に結合されているまたは結合されることが意図されている、ワークピーススピンドルのスピンドル軸と揃っていることから、このことは、たとえ少しでも、ワークピースを加工するときのワークピース回転軸のスピンドル軸周りの運動を混乱させることを招くであろう。このような運動を回避するために、前に述べた補正装置が用いられ、これは、撓み運動手段によって同軸上の軸の場合における平坦な辺と接触面の間の接触を許容する点において、上述したコンフリクトする状況を改善する。

特許文献１では、補正装置の接触面のクランプ軸に対する空間位置を、個々の支持面および対抗支持面を備える支持面を傾斜させる手段であって、２つの独立した傾斜自由度を持つ手段によって調整することができる。該２つの独立した傾斜自由度の手段によってユニバーサルジョイントが形成され、および、補正装置の撓み運動はしたがって、２つの傾斜運動の合成である。特許文献１において、傾斜した支持面を持つマウントユニットによって形成される補正ユニットは、得られた歯付け品質を可能な限り長期間にわたって維持するユニバーサルジョイントとして設計されているより初期の補正装置に対して優位性を有している。

独国特許出願公開第１０２０１３０１８２４３号明細書

本発明が取り組む問題は、始めに言及した種類の補正装置を、特に、加工されたワークピースの加工品質の品位に関して、特に、取得され得る、その歯付けに関して改良することである。

この問題は、始めに言及した種類の補正装置の開発の手段による本発明であって、接触面がお互いに間を空けて離れている少なくとも３つの接触領域を有し、および、撓み運動が接触領域の軸方向移動を含む本発明によって解決される。

そういう次第なので、本発明の補正装置は完全に異なる原理に基づいている。接触面全体はもはや（２つの）共通の傾斜軸によって傾くことはなく、むしろ、個々の接触領域の軸方向移動が、それぞれの場合において面平行度を達成するために必要な程度まで、ユニバーサルな平坦な辺を持つワークピースの角度位置に応じて存在する。このように、従来技術における傾斜運動によって引き起こされた横方向の偏位が改善され、そして、クランプ問題は、１つだけの（軸方向の）軸に対して撓み運動を局所的に変化させることに限定される。このように、ワークピース回転軸の最適化された同軸性に関してより精細なクランプでさえ、および、クランプ軸が達成される。

補正装置と協働するクランプ装置は、使用の際、そのクランプ機構の点から、どのような特定の方法にも制限されない。特許文献１の図１に拡張されたクランプ心棒を例えば使用することができ、または、鋸歯ライナーまたはＳｐｉｅｔｈライナーなどの他の機構もまた使用することができる。

特定の好ましい形態では、接触領域は弾性的にマウントされ、および、前記撓み運動は弾性的に可逆的である。これにより、発生するクランプ装置の軸クランプ力の大きさなど、同一の境界条件に応答して、再現された反作用と一緒に印加を続けることを可能にする。

特定の好ましい形態では、軸方向剛体領域が接触領域の間に形成される。このように、補正装置は、軸方向の力に対するワークピースの保存をサポートする効果から恩恵を受ける。軸方向の断面において軸方向剛体領域を通して見ると、軸方向剛体領域は、好ましくは補正装置の軸方向の一端から軸方向の他端まで連続して形成されている。

使用の際のときのワークピース回転軸の向きは、もちろん、問題のマシンにおいて用いられるスピンドルの向きに依存し、例えば、これが垂直型マシンであれば垂直な向き、または、これがまた水平型マシンであれば水平な向きである（空間において傾いているワークピース回転軸もまた、もちろん、あり得る）。次に、明確さのために、幾つかの場合には、垂直スピンドルとクランプ装置の概念が想定され、接触面は次いでレスト面となり、および、軸方向可変領域は高さレベルを可変することとして言及され得る。

したがって、特定の好ましい形態では、軸方向剛体領域が接触領域の間に形成されることが提供される。ここから生じる軸方向レベルの差異は、この場合、好ましくは、必要とされることが予期される撓み運動の最大軸方向振幅に応じて設定される。

特定の好ましい形態では、構造的材料脆弱部が、接触領域の下方に備えられる。このことは、撓み運動の弾性が弾性材料を選択することによってではなく構造的成形によって引き起こされることを可能にする。材料脆弱性は材料を除去することを含み得る。

したがって、とりわけ、補正装置の材料自体がゴムなどの可撓性／弾性材料でないことが提供され、詳細には、補正装置が、例えば、一体化され、そして特に、好ましく強化された鋼などの硬い材料から作られたマウントユニットであることが提供される。この種の好ましい形態では、したがって、概念的な補正装置であって該補正装置の外部寸法によって特定される容積の形態の概念的な補正装置において、該補正装置の材料で該容積を充填している全部が材料の場合には、効果的で、平坦に補正する撓み運動は可能でないであろう。他の硬い材料もまた強化鋼の代わりに使用することができ、しかしながら、このことは硬い構成要素をもたらす。

特定の好ましい形態では、撓み運動は梁の屈曲原理にしたがって実行される。このように、必要とされる撓み運動が可能であり、および、概して補正装置は、ワークピースがクランプされた状態において、ワークピースのための剛体支持部であって軸方向の加工力に対する剛体支持部を提供する。

したがって、とりわけ、両側に特に支持される梁は一つの接触領域と、特に、接触領域のそれぞれと繋がっており、接触領域は梁上の特に中心に配置されている。接触領域の平面に向う突出部において、リングセグメントの形状の梁は、好ましくは、以下で説明するようなリング形状とされた構造などの補正装置の好ましい設計のためである。梁の垂直外形であって、それに対し直角な平面において見たときの垂直外形は、好ましくは、同じ高さのレベル、例えば梁の中心に位置する接触領域を進んで、次いで、梁のレスト部に対し上昇する。この接続において、軸方向剛体領域が梁の支持部を含む。換言すると、軸方向剛体領域と梁が一緒になって、両側に支持部が提供されたときにブリッジ構造を形成する。

特に好ましくは、一つの接触領域の位置が、別の接触領域において実行された撓み運動によって影響されないままである。換言すると、接触領域は運動の点に関しては相互に分離されている。分離する運動は当然に、軸方向のクランプ力などの外部の力が原因で、接触領域がクランプ装置によって例えばワークピースを介して補正装置上に作用することを可能とし、このことは、複数のまたはすべての接触領域が撓み運動を実行することを意味する。それどころか、分離する運動は、撓み運動へ導く、接触領域の定時の負荷を考慮に入れた場合、例えばユニバーサルジョイントを持つ補正装置の場合と同じように、他の接触領域には運動が存在しないことを示している。

便法として、補正装置はリング形状とされた構造を有している。リング形状とされた構造の中央の貫通孔はしたがって、クランプ装置のクランプ心棒が中を通ることができる。リング形状とされた構造のおかげで、上述した梁は周方向に拡がりを有することができ、４０°よりも大きく、好ましくは４０°超で１２０°以下である、拡がる角度にわたって達する。特に、軸方向剛体領域のために十分な角度の空間を残しておくために、梁の自由長が１００°以下、特に９０°以下であることが提供される。

加えて、リング形状とされた構造は２π／ｎ回転対称（ｎは接触面の接触領域の数）の形態の回転対称を有していることが好ましくは提供される。より一般的には、接触領域がアジマス角上、等距離となるように配置されることが好ましい。特に好ましくは、補正装置は互いに間を空けて離れている精確に３つの接触領域を有し、該領域は、それら自体上で見たきに、特に、連続する接触面を形成する。良好な結果がまた、例えば４つの領域を用いて達成され得るが、好ましくは接触領域の数は６を、特に８を超えるべきではない。

好ましい形態では、補正装置は、その辺であって接触領域からは遠い辺にリング形状とされたべースプレートを有し、該べースプレートのリング厚みであって、軸方向に対し直交して延びるリング厚みは、接触領域／梁の厚みよりも、特に、少なくとも３０パーセントだけ、好ましくは６０パーセントだけ厚い。個々の接触領域であってその支持面と並んでいる個々の接触領域は、リング形状とされたベースプレートの手段によって相互接続されている。クランプ装置との接触のための、共通のリング形状とされた支持プレートがまた、該ベースプレートによって形成される。接触面の接触領域の、ワークピースの平坦な辺のための個々の支持面は、好ましくは、（負荷がかかっていない状態において）軸方向上で同じ高さである。加えて、リング形状とされたベースプレートから補正装置のアジマス領域が構成されるだけであることが好ましく、その結果として、個々の接触領域のお互いからの分離が強化される。

補正装置は、クランプ装置／スピンドルに固定されるために、固定領域を有している。これらは、例えば軸方向の貫通孔の形態で備えることができ、補正装置の領域であって、リング形状とされたベースプレートが備えられているだけの領域内に配置することができる。

本発明はまた、クランプ装置および／またはスピンドルのための上述した特徴のうち１つまたはより多くを有する補正装置であって、歯の付いたまたは歯が付けられるべきワークピースの回転駆動される支持面のために用いられる補正装置の使用を保護する。

加えて、本発明はまた、この種のワークピースをクランプするためのクランプ装置であって、上述した態様のうち１つに従がった補正装置が備えられるクランプ装置を、そのようなクランプ装置を備えたスピンドル配置と同様に保護する。

好ましくは、梁の材料特性および大きさは、特に二辺梁支持部については、クランプしている間に静止領域上に作用するクランプ装置からの力に対して調整され、その結果、梁の弾性係数とその断面の慣性モーメントを梁の長さの３乗で割った値の積は、力Ｆを２．５ｍｍで割った値よりも小さく、より好ましくはこの値の７０パーセントよりも小さく、なおさらに好ましくは、特にこの値の４０パーセントよりも小さく、しかしながら、この値の５パーセントよりも大きく、より好ましくはこの値の１０パーセントよりも大きい。特に一辺梁支持部については、これらの調整に、追加のファクターである１６を問題の条件のために用いることができる（すなわち、力１６Ｋを２．５ｍｍで割った値の１６倍よりも小さい）。

本発明のさらなる特徴、特性、および、利点は、添付図面の以下の内容からもたらされる。

補正装置の異なる２つの斜視図である。 クランプ装置の領域にマウントされた図１の補正装置を示す図である。

以下では、補正装置が参照符号１０で示される接触リングである本発明の一実施形態について説明する。接触リング１０は、平坦な、リング形状とされたベース５を有しており、該ベースを、アジマス角上、等距離の３つの点において、マウント孔６が貫通している。マウント孔６の効力によって、接触リング１０をクランプ装置１００に、マウント孔６に対して同軸上に備えられている、例えば止め具７の手段およびクランプ装置１００内のねじ付きボアによって固定することができる。この場合、接触リング１０の内部をクランプ装置１００のクランプ心棒２０（図２）が貫通する。

ほぼ環状セグメント形状の壁がベース５の外周上でマウント孔６の間に直立し、しかしながら、これらの壁を、連続するラジアルスロット４ａ，４ｂ，４ｃが貫通しており、その結果、個々の壁の軸方向上側領域がそれぞれ、支持柱の各一対３ａ，３ｂ，３ｃによって両側を支持されている梁２ａ，２ｂ，２ｃを形成する。レスト部１ａ，１ｂ，１ｃが各梁２ａ，２ｂ，２ｃの中央に形成され、該レスト部は軸方向の梁高さの平坦な辺に対して軸方向に、本実施形態では０．２ ｍｍ突出しており、該レスト部上で、歯車またはだ歯が付けられていないような未完成歯車などのワークビースの平坦な辺は、ベース５に対してその中心で直交して延びていて垂直に向いているクランプ軸Ｘの範囲で接触または休止している。ワークピースの「３点支持面」はしたがって、３つのレスト部１ａ，１ｂ，１ｃの手段によってもたらされる。

柱３ｉ，３ｉおよび梁２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）によって形成されているレスト部１ｉのための相互に分離したブリッジ様支持構造のおかげで、軸方向に負荷がかかる場合は、レスト部１ｉは、梁の屈曲原理にしたがって他のレスト部１ｊとは独立に撓み運動を実行することができる。ワークピースの平坦な辺がワークピース回転軸に対して直交する位置／向きから偏位しているならば、それによって、クランプ装置１００の手段によってワークピースをクランプするときの軸方向の負荷がもたらされ、該負荷は、対応して異なる振幅の個々のビームの屈曲処理による対応する軸方向撓み運動によって補正され、これは、ワークピースがクランプされたときにクランプ装置に対し究極的に同軸上のワークピース回転軸をもたらす。例えば柱３ｃによって支持されている梁２ｃを屈曲することによる接触面１ｃの、分離して見た軸方向撓み運動の場合、接触リング１０の個々のセグメントの分離のせいで、他の接触領域１ａ，１ｂの上側へのまたは下側への運動は存在しないことが認められる。

クランプ装置１００による解放に続いて、以前は負荷がかかっていた梁２ｉは、それらの初期の位置に戻る。接触領域１ｉの撓み運動はしたがって、材料の可撓性には基づいておらず、接触リング１０の構造的特性、特に、スロット４ｉから生じる構造的脆弱性が元になっているブリッジ構造３ｉ−２ｉ−３ｉに基づいている。

一辺支持部の場合（不図示）、レスト領域はまた、例えば梁の自由端に配置することができる。接触リング１０はこの場合、強化鋼などの硬い材料で作られる。接触リング１０がワークピースをクランプする一方で、接触リング１０は、例えば発泡体リングで簡単に達成され得る平坦な補正を提供するだけでなく、軸方向負荷に対する追加の支持として、クランプされたワークピースの剛体支持部を、高耐久性を示す構成要素と同様に提供する。

本発明は、発明を実施するための形態において述べられた特徴によっては限定されない。むしろ、特許請求の範囲および先述した記述に記載された特徴が、それぞれに、および、その様々な実施形態における本発明の実現の組み合わせの両方について本質的である。

Claims (11)

1. クランプ軸（Ｘ）を画定するクランプ装置（１００）であって、前記クランプ装置（１００）にクランプされたワークピースを平坦に補正するためのクランプ装置（１００）に適用される補正装置（１０）において、
   前記ワークピースは、歯の付いたワークピースまたは歯が付けられるべきワークピースであり、
   前記ワークピースは回転軸および平坦な辺を有し、
   前記クランプ装置が作動したときに、前記ワークピースの前記回転軸が前記クランプ軸（Ｘ）に対して同軸上に芯合わせされ、
   前記補正装置（１０）の接触面（１）は、互いに間を空けて離れている少なくとも３つの接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）を有し、
   前記補正装置（１０）の接触面（１）は、前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）の間に形成される軸方向剛体領域（３ａ，３ｂ，３ｃ）を有し、
   前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、前記軸方向剛体領域（３ａ，３ｂ，３ｃ）の軸高さレベルに対し軸方向に突出しており、
   前記ワークピースが前記クランプ装置（１００）にクランプされた時、前記ワークピースの前記平坦な辺は、前記補正装置（１０）の前記接触面（１）の前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）に当接し、
   前記クランプ装置（１００）にクランプされた前記ワークピースの前記平坦な辺は、前記クランプ軸（Ｘ）に対して直交する位置から偏位することによって、軸方向負荷をもたらした時、前記軸方向の負荷は、前記補正装置（１０）の前記接触面（１）の前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）において実行されるクランプ軸（Ｘ）軸方向撓み運動によって補正されることを特徴とする補正装置。
2. 前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）は弾性的にマウントされ、および、前記撓み運動は弾性的に可逆的である、請求項１の補正装置。
3. 構造的材料脆弱部（４ａ，４ｂ，４ｃ）が、前記接触領域の下方に備えられている、請求項１から２のいずれかの補正装置。
4. 本補正装置の材料は可撓性ではなく、および、本補正装置は特定の一体型マウントユニットである、請求項１から３のいずれかの補正装置。
5. 前記撓み運動は梁の屈曲原理にしたがって実行される、請求項１から４のいずれかの補正装置。
6. 両側に支持される梁（２ａ，２ｂ，２ｃ）は前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）のそれぞれと繋がっており、前記接触領域は該梁上の中心に配置されており、
   前記梁のそれぞれは、二つの前記軸方向剛体領域（３ａ，３ｂ，３ｃ）の間に設置される、請求項５の補正装置。
7. 前記軸方向剛体領域（３ａ，３ｂ，３ｃ）が前記梁の支持部を含んでいる、請求項６の補正装置。
8. １つの接触領域（１ａ；１ｂ；１ｃ）の位置は、他の接触領域（１ｂ，１ｃ；１ａ，１ｃ；１ａ，１ｂ）において実行された撓み運動の場合に、移動しない、請求項１から７のいずれかの補正装置。
9. 前記補正装置は、リング形状とされたべースプレート（５）を有し、前記リング形状とされたべースプレート（５）は、前記接触領域から遠くに配置され、該べースプレートの軸方向に対し直交して延びるリング厚みは、前記接触領域（１ａ，１ｂ，１ｃ）の軸方向に対し直交して延びるリング厚み、または、前記梁（２ａ，２ｂ，２ｃ）の軸方向に対し直交して延びるリング厚みより厚い、請求項６のいずれかの補正装置。
10. 本補正装置は、詳細には軸方向の貫通孔（６）の形態の固定領域を有する、請求項１から９のいずれかの補正装置。
11. 詳細には歯の付いたワークピースまたは歯が付けられるべきワークピースをクランプするためのクランプ装置であって、請求項１から１０のいずれかの補正装置を備えるクランプ装置。

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