JP6943843B2 - 液圧式ワーク支持体用のクランプ機構 - Google Patents

Description

背景
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）の工作機械又は同様のものがワークピースを加工する又は他の方法でワークピースに作用することができるように固定具の上にワークピースを支持するために、液圧式ワーク支持体が頻繁に使用される。通常のワーク支持体は、プランジャ（例えば、シャフト又は中空ロッド）を含むことができ、プランジャは、ワークピースに対する位置決め用のばね、空気、又は作動液力によって軸方向に動く。プランジャは、ワークピースに接触するためにその端に取り付けられた硬化接触ボルトを持つことができる。

ワーク支持体は、また、プランジャに液圧を伝えるための薄肉で円筒形でステンレス鋼製のスリーブを含む。プランジャを前進させた後に、プランジャに対してスリーブを押しつぶすようにスリーブの外側に液圧を加え、それによって、ワークピースに対してプランジャをロックする。スリーブは、通常、閉じて必要な圧力でプランジャを把持するために、非常に薄い（例えば、０．００９インチ（０．２３ｍｍ）の壁）。残念ながら、薄いスリーブは、軸方向の圧縮において非常に低い剛性を持ち、ワーク支持体のプランジャの端に高い荷重を加えた結果として、ワーク支持体の内側のスリーブに弾性変形が生じることがある。これは、ワーク支持体をわずかに横にずらし、ワークピースの同じ横ずれを引き起こす。

さらに、たとえスリーブが薄くても、スリーブの内径とプランジャとの間のクリアランスを縮めるのに、まだ相当な圧力を必要とする。従って、このクリアランスは、非常に小さくかつ非常に厳しい公差を備えるように設計される（例えば、プランジャの外径及びスリーブの内径は、＋／−０．０００１インチ（２．５４μｍ）の交差を必要とすることがある）。スリーブのこの小さいクリアランスは、製造を非常に困難かつ高価かつ長時間にする。温度変化でさえ、１バッチの結果としてのワークピースの測定値を公差外にすることがある。さらに、スリーブが非常に柔軟なので、ほとんどの測定機器は、スリーブを変形させ、スリーブに不正確な読みを与えさせる。

別の問題点は、スリーブの内径が砥石で研磨され、スリーブがプランジャ及びワーク支持体を把持することができないほど十分にクリアランスを増加させ、もはやその定格能力を持たなくなった結果として、柔らかいステンレス鋼製のスリーブが早期に故障することがあることである。

別の問題点は、円筒形のスリーブがそのプランジャの周りに縮められた時に完全に接触せず、むしろ変形し、円周方向に少しの場所だけがプランジャに接触することである。プランジャの長さに沿った接触も限定され、スリーブは、端ではなくその長さの中間に沿ってプランジャに接触する。

従って、これら及び従来技術のワーク支持体の他の問題点を解消するワーク支持体のニーズがある。

発明の要旨
本発明の諸実施形態は、上述の問題を解決し、液圧式ワーク支持体の技術に確実な進歩をもたらす。

本発明の１つの実施形態は、液圧式ワーク支持体システム用のクランプ機構である。クランプ機構は、ロッド又はプランジャと、中空剛体のコレットと、スリーブと、を含むことができる。コレットは、１つ以上の側壁と、第１開口端と、第２開口端と、を持ち、側壁を貫通して形成された複数のスロットを備えることができる。スリーブは、コレットを覆うことができ、コレットは、ロッド又はプランジャを取り囲む。代替形態として、スリーブをコレットの内部に収容することができ、コレットは、ロッド又はプランジャの内部に位置しても良い。スリーブは、コレットの一部を曲げてロッド又はプランジャを把持させるように、コレットを圧迫するように配置することができる。優れた点として、剛体コレットの中のスロットは、剛体コレットを十分に柔軟にするので、その製造において公差を広くすることができ、剛体コレットがより厚い側壁を持つことを可能にするので、コレットの軸方向の圧縮においてより高い剛性をもたらす。剛体コレットは、硬化していて従来技術のワーク支持スリーブよりも表面摩耗に対して耐性があるので、いくらかの表面摩耗があっても、その柔軟性は、剛体コレットがあらゆる結果として生じたコレットとプランジャとの間のクリアランスの増加を吸収することを可能にし、プランジャを確実に保持し続ける。優れた点として、剛体コレットは、スリーブの内部を自由に動き、スロットによってもたらされたコレットの高い柔軟性のため、低い圧力でもその長さ及び円周に沿ってプランジャに完全に接触する。

本発明の別の一実施形態は、液圧式ワーク支持体システム用のクランプ機構である。クランプ機構は、中空剛体のコレットと、ロッド又はプランジャと、スリーブと、ハウジングと、を含むことができる。コレットは、１つ以上の側壁と、第１開口端と、第２開口端と、だけでなく、側壁を貫通して形成された複数のスロットを持つことができる。スロットは、コレットの内向き屈曲を可能にするようなサイズで配置することができる。ロッド又はプランジャは、第１開口端及び／又は第２開口端を通って、コレットの中に収容する又はコレットを貫通することができる。スリーブは、コレットを実質的に覆い、コレットに内向き圧力を加えることができ、スリーブに加えられた内向き圧力は、コレットを内向きに曲げてロッド又はプランジャをクランプする。ハウジングは、第１収縮位置と第２伸長位置との間にロッド又はプランジャを液圧を用いて作動させるのを補助することができる。スリーブは、コレットとハウジングの少なくとも一部との間に位置することができる。また、ハウジングは、作動液がスリーブとハウジングとの間の空間の中に注入されることを可能にする作動液通路を含むことができる。

本発明の別の一実施形態は、液圧式ワーク支持体システムのロッド又はプランジャをクランプする方法である。方法は、液圧式ワーク支持体システムの流入口の中に作動液を注入することと、作動液を介して第１収縮位置から第２伸長位置まで外向きに、液圧式ワーク支持体システムのプランジャを液圧を用いて作動させることと、を含むことができる。また、方法は、硬化金属製のコレットを取り囲む又は硬化金属製のコレットの内部に位置するプラスチック製のスリーブの外側表面又は内側表面に作動液を注入することを含むことができる。コレットは、貫通して形成された複数のスロットを備えた少なくとも１つの側壁を持つことができ、スロットは、コレットの内向き屈曲又は外向き屈曲を可能にするようなサイズで配置される。また、方法は、プラスチック製のスリーブに十分な液圧が加えられた時に、コレットに対して内向きの半径方向又は外向きの半径方向にスリーブを押し付け、それによって、プランジャの内側表面又は外側表面を把持するように内向きの半径方向又は外向きの半径方向にコレットの一部を曲げ、そうして、第２伸長位置にプランジャを保持することを含むことができる。

本要旨は、以下の詳細な説明においてさらに説明する選択された概念を簡素化した形態で紹介するために提供されている。この要旨は、クレームされる主題の主な特徴又は必要不可欠な特徴を特定するように意図されたものではなく、クレームされる主題の範囲を限定するために使用されるように意図されたものでもない。本発明のその他の形態や有利な点は、以下の諸実施形態の詳細な説明及び添付図面から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明
本発明の諸実施形態を、添付した図面を参照して以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の諸実施形態に応じて作製されたワーク支持体の透視図である。 図２は、第１収縮構成のプランジャを備えた図１のワーク支持体の横断面正面図である。 図３は、第２伸長構成のプランジャを備えた図１のワーク支持体の横断面正面図である。 図３ａは、貫通して形成された作動液用通路を示す図３のワーク支持体の部分拡大横断面正面図である。 図４は、図１のワーク支持体のベースの上方からの断面透視図である。 図５は、図４のベースの下方からの断面透視図である。 図６は、図１のワーク支持体の保持装置の断面透視図である。 図７は、図２のプランジャの分解透視図である。 図８は、図１のワーク支持体の保持装置と、コレットと、スリーブと、の分解透視図である。 図９は、図１のワーク支持体の様々なハウジング部品の分解透視図である。 図１０は、図８のコレットの第１代替実施形態の透視図である。 図１１は、図８のコレットの第２代替実施形態の透視図である。 図１２は、図８のコレットの第３代替実施形態の透視図である。 図１３は、本発明の諸実施形態に従って所定の位置にワーク支持体のプランジャを液圧を用いて把持して保持する方法を示すフローチャートである。 図１４は、本発明の代替実施形態に応じて作製されたワーク支持体の透視図である。 図１５は、収縮構成のプランジャを備えた図１４のワーク支持体の横断面正面図である。 図１６は、伸長構成のプランジャを備えた図１４のワーク支持体の横断面正面図である。

これらの図面は、本明細書に開示され説明される特定の諸実施形態に本発明を限定するものではない。これらの図面は、必ずしも寸法通りではないが、その代わりに本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。

実施形態の詳細な説明
以下の本発明の詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の諸実施形態を示す添付図面を参照する。本諸実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように本発明の形態を十分に詳細に説明するように意図されている。本発明の範囲から逸脱することなく、他の諸実施形態を利用することができ、変更を行うことができる。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付された請求項によってのみ定義され、そのような請求項が権利を有する均等物の全範囲を含む。

本説明において、「１つの実施形態(one embodiment)」、「一実施形態(an embodiment)」、又は「諸実施形態(embodiments)」に言及することは、言及した１つ又は複数の特徴が本技術の少なくとも１つの実施形態の中に含まれることを意味する。本説明において、「１つの実施形態(one embodiment)」、「一実施形態(an embodiment)」、又は「諸実施形態(embodiments)」に個別に言及することは、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではなく、また、そのように明記しない限り、及び／又は本説明から当業者にとって直ぐに明らかになるものを除き、互いに排他的なものでもない。例えば、１つの実施形態において説明される特徴、構造、動作などは、他の諸実施形態の中に含まれても良いが、必ずしも含まれる必要はない。従って、本技術は、本明細書に説明された諸実施形態の様々な組み合わせ及び／又は統合を含むことができる。

図１〜３には、本発明の諸実施形態に従って作製されたワーク支持体１０が示されている。ワーク支持体１０は、液圧式ワーク支持体、又はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）工作機械又は同様のものの内部の固定具の上にワークピースを一般に支持するように構成されたあらゆるワーク支持体であっても良い。図２及び図３に示されるように、ワーク支持体１０は、プランジャ１２と、プランジャ１２の少なくとも一部の周りに置かれたコレット１４と、コレットの少なくとも一部の周りに置かれたスリーブ１６と、を有するクランプ機構であっても、又はそのクランプ機構を含んでも良い。圧縮時には、スリーブ１６は、コレット１４の一部の内向き屈曲を引き起こし、コレット１４とプランジャ１２との間のクリアランスを縮め、そうして、プランジャ１２の軸方向又は角を成す方向の動作に対してロックさせるように構成される。ワーク支持体１０は、さらに、本明細書に後述したように、ハウジング１８を含んでも、及び／又はハウジング１８の中に挿入可能であっても良い。

プランジャ１２は、本明細書に定義したように、中実又は中空シャフト、又はロッドのような、ワークピース（図示せず）に対する位置決め用のばね、空気、又は作動液力によって軸方向にスライドする又は移動するように動くことが可能なあらゆる移動可能部品であっても良い。例えば、本明細書に示された本発明の諸実施形態は、ワーク支持体１０及び／又はそのハウジング１８の中に注入された又は解放されたオイルのような液圧によってプランジャ１２を作動させるように構成される。プランジャ１２の外側表面は、略滑らかであっても、又はプランジャ１２とコレット１４との間の摩擦係数を増加させて負荷保持能力を増加させるように特定の粗さに製造されても良い。プランジャ１２は、スリーブ１６とコレット１４の中に完全に収容されても、又はスリーブ及びコレットを完全に貫通し、かつエアシリンダ、ギアとピニオン、機械的リンク機構、又は同様のもののようないくつかの外部手段によって動くことが可能なように配置されたロッドであっても良い。

例えば、図２、図３、及び図７に示されるように、プランジャ１２は、中空シャフト２０と、第１ばね２２と、第２ばね２４と、接触ボルト２６と、ピストン２８と、ピストンボルト３０と、１つ以上の座金３２、シール３４、Ｏリング３６、バックアップリング３８、ワイパ８６、及び同様のもののような様々な機械的リンク又はシール装置と、を含むことができる。ピストン２８が、他の方法で、作動液又は同様のものを介してピストン２８及びプランジャ１２全体の上向き又は伸長位置に押圧されない限り、図２〜３に示されるように、第１ばね２２及び／又は第２ばね２４は、付勢され、ピストン２８及びプランジャ１２全体を下向き又は収縮方向に保持するように構成することができる。しかしながら、本明細書に説明された本発明の範囲を逸脱することなく、他の液圧プランジャ構成を使用することができる。

図２、図３、及び図８に示されるように、コレット１４は、第１開口端４２と第２開口端４４との間に伸びる１つ以上の側壁４０を持つあらゆる横断面形状の中空管であっても良い。例えば、コレット１４は、円筒形の管であっても良い。しかしながら、代替形態として、側壁４０によって形成された横断面形状は、正方形、長方形、三角形、六角形、又は本発明の範囲を逸脱しないあらゆる形状であっても良い。円筒形の構成では、コレット１４は、長さと、内径と、外径と、内径及び外径によって定義された厚さと、を持つことができる。コレット１４は、本技術分野で既知のあらゆる剛体材料で作製することができる。例えば、コレット１４は、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ばね鋼、又はばねの調質度範囲に硬化した同様のもののような材料で作製することができる。コレット１４の側壁の様々な表面は、略滑らかであっても、又は、例えば、プランジャ１２とコレット１４との間の摩擦係数を増加させて負荷保持能力を増加させるように特定の粗さに製造されても良い。具体的には、図２、図３、及び図８に示されるように、プランジャ１２に面する側壁４０の内の少なくとも１つの表面は、本明細書に後述するように、プランジャ１２を把持するのを補助するために側壁４０の上に形成されたリブ４６又はねじ山を持つことができる。さらに、これらのリブ、ねじ山、及び／又は側壁４０の上に設けられた他の窪み又は突起は、砂、オイル、冷却剤、及び同様のものがプランジャ１２及びコレット１４の接触面の間からなくなる起伏をもたらすように構成することができる。

図８に示されるように、コレット１４は、外径から押しつぶされた時にコレット１４を柔軟な部材にするように設計された構成での、側壁４０の中に側壁４０を貫通して形成された複数のスロット４８を持つことができる。これらのスロット４８は、コレット１４がより厚くなることを可能にするので、プランジャ１２を把持するのに必要な量の力を増加させることなく、軸方向の剛性を増加させることができる。例えば、本発明のいくつかの諸実施形態では、コレット１４は、０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）から０．０８インチ（２．０３２ｍｍ）まで又は０．０４インチ（１．０１６ｍｍ）から０．０６インチ（１．５２４ｍｍ）までの範囲の厚さを持つステンレス鋼で作製することができる。

スロット４８は、規則的又は非規則的な間隔を開けて、線対称又は非線対称の構成に配置することができる。スロット４８は、コレット１４の全長又は一部の長さに伸びることができ、開口端４２、４４の一方又は両方から始まっても、又はコレット１４の長さに沿った複数のスロット４８を有しても良い。例えば、スロット４８は、第１開口端４２及び／又は第２開口端４４からコレット１４の長さの少なくとも一部に沿って垂直方向又は角を成す向きに伸びることができる。即ち、スロット４８は、コレット１４の中心軸に平行に形成された、実質的に垂直方向のスロット（即ち、第１開口端４２及び／又は第２開口端４４から垂直方向に伸びたスロット４８）であっても良く、又は、スロット４８は、第１開口端４２及び／又は第２開口端４４に対して非垂直の角度で形成された、角を成す方向のスロットであっても良い。スロット４８は、切削加工されても、又は他の方法で、正方形、円形、又は両者の組み合わせのようなあらゆる横断面形状を持つように形成されても良く、垂直又は角を成す方法でコレット１４の厚さを貫通することができる。

本発明の１つの実施形態では、図８に示されるように、コレット１４のスロット４８は、軸方向に位置合わせされた複数の第１端スロット５０及び軸方向に位置合わせされた複数の第２端スロット５２を含むことができる。第１端スロット５０は、側壁４０に沿って互いに間隔を開けて配置され、側壁４０の長さの一部の分第１端開口４２から伸びることができる。第２端スロット５２もまた、側壁４０に沿って互いに間隔を開けて配置され、側壁４０の長さの一部の分第２端開口４４から伸びることができる。第１端スロット５０は、第２端スロット５２と互いに入り込む又は噛み合うことができ、第１端スロット５０のそれぞれは、図８に示されるように、第２端スロット５２の内の少なくとも１つに隣接する。

本発明の他の諸実施形態では、コレット１４は、スロット１４８を備えたコレット１１４と置き換えることができ、スロット１４８は、コレット１１４の中に形成され、図１０に示されるようなサイズで間隔を開けて配置される。本発明のまた別の一実施形態では、コレット１４は、スロット２４８を備えたコレット２１４と置き換えることができ、スロット２４８は、コレット２１４の中に形成され、図１１に示されるようなサイズで間隔を開けて配置される。本発明のさらに別の一実施形態では、コレット１４は、スロット３４８を備えたコレット３１４と置き換えることができ、スロット３４８は、コレット３１４の中に形成され、図１２に示されるようなサイズで間隔を開けて配置される。コレット１１４、コレット２１４、及び／又はコレット３１４は、端開口から伸びるスロットだけでなく、コレット１１４、コレット２１４、及び／又はコレット３１４の対向する端開口のどちらとも交わらないスロットを含むことができる。図１０〜１２に示されるように、これらのコレットの内のあらゆるコレットの中のスロットの間の空間は、円周方向及び長手方向の両方向に変化することができる。

スリーブ１６は、図２、図３、及び図８に示されるように、プラスチック製、又は真鍮又は銅のような他の柔軟で変形可能な材料製の中空管であっても良い。例えば、スリーブ１６は、実質的に円筒形であっても良い。しかしながら、スリーブ１６は、本発明の範囲を逸脱することなく、あらゆる横断面形状を持つことができる。スリーブ１６は、側壁５４と、第１開口端５６と、第２開口端５８と、を持つことができる。スリーブ１６は、また、長さと、内径と、外径と、を持つことができる。内径は、コレット１４がスリーブ１６の中に設置された時にコレット１４の予圧を発生させるために、弛緩状態のコレットの外径よりも少し小さいようなサイズであっても良い。スリーブ１６の壁の厚さ（即ち、スリーブ１６の外径と内径との差）は、コレット１４とプランジャ１２との間のクリアランスを縮めるのに特定の外部の液圧を必要とするように設計することができる。

スリーブ１６は、また、スリーブ１６に加えられた液圧をシールするように構成されたシール６０を有する、かつ／又は、シール６０に結合することができる。本発明のいくつかの諸実施形態では、シール６０は、スリーブ１６とハウジング１８の一部との間に作動液を閉じ込めるように構成する、及び／又は、他の方法で、スリーブ１６とコレット１４に加えられた液圧を維持するように構成された液圧シールを創出するように構成することができる。シール６０は、例えば、柔軟なＯリング、バックアップリング、及び／又は本技術分野で既知の他のシールメカニズム又は装置を有することができる。例えば、Ｏリングは、スリーブ１６の第１及び第２開口端の内のいずれか一方のスリーブ１６の内径又は外径に配置することができる。

ハウジング１８は、液圧式固定装置に一般的に使用されるカートリッジ式又はベース設置式ワーク支持体の一部であっても良く、又は、上述のＣＮＣ機械のような機械のフレームの中に形成されても良い。本発明のいくつかの諸実施形態では、ハウジング１８は、図１〜３及び図８〜９に示されるように、第１中空ボディ６２、ベース６４、及び／又は保持装置６６を有することができる。ベース６４は、第１中空ボディ６２の一部を収納することができ、保持装置６６は、第１中空ボディ６２及びベース６４の内部に位置することができる。

第１中空ボディ６２は、第１端開口と第２端開口との間に伸びる外側表面及び内側表面を備えた１つ以上の側壁を持つことができる。図３ａに示されるように、第１中空ボディ６２の内側表面は、溝６８、窪み、及び／又は作動液を流すために第１中空ボディ６２の中に形成された通路を含むことができる。例えば、第１中空ボディ６２の内側表面は、第１中空ボディ６２の第１端開口に近接しかつ第１中空ボディ６２の中に形成されたらせん溝６８を持つことができる。追加形態又は代替形態として、第１中空ボディ６２の内側表面は、様々な窪み、突起、肩、又はプランジャ１２の動作を制限する及び／又はワーク支持体１０の様々な他の部品を第１中空ボディ６２の中に適切に配置する又は位置決めする同様のものを含むことができる。本発明のいくつかの諸実施形態では、第１中空ボディ６２は、図２、図３、及び図９に示されるように、さらに、第１中空ボディ６２の第２端開口の位置に予圧リング７０を有するかつ／又は嵌め合わせることができ、保持装置６６は、第１中空ボディ６２の第１端開口の中及び／又は位置に挿入することができる。

ベース６４は、ベース６４を貫通して形成されかつ第１中空ボディ６２、保持装置６６、及び／又はプランジャ１２にオイル又は他の作動液を配送するように構成された１つ以上の流入口、流出口、又は開口を含むことができる。例えば、図４及び図５に示されるように、ベース６４は、第１作動液ポート７２及び／又は第２作動液ポート７４を含むことができる。本発明のいくつかの諸実施形態では、第１作動液ポート及び第２作動液ポートの内の一方は、図２及び図３に示されるように、第１作動液ポート７２及び／又は第２作動液ポート７４をシールするようなサイズで各ポートの中に配置されたプラグ７６を有することができる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、ベースの中に単一の作動液ポート又はあらゆる複数の作動液ポートを形成することができる。ベース６４は、また、ベース６４の中に保持装置６６及び／又は第１中空ボディ６２を挿入することができるようなサイズで構成された空洞７８を含むことができる。例えば、第１中空ボディ６２は、図示されるように、ねじ山を介して空洞７８の中にねじ込むことができる、又は、本技術分野で既知のあらゆる固定装置及び技術を使用して、図２〜３に示されるような空洞の内部に固定することができる。空洞７８は、ベースの流入口、流出口、又は開口に流体を介して接続することができ、作動液は、図４及び図５に示されるように、空洞７８に供給することができる。

保持装置６６は、第１端開口と第２端開口との間に伸びる１つ以上の側壁を持ち、それによって、プランジャ１２の要素及び／又は作動液を収納するように構成された中空剛体管又はシリンダを形成することができる。例えば、プランジャ１２の第１ばね２２及び／又はピストン２８は、保持装置６６の内部に収納することができ、保持装置６６は、プランジャ１２の中空シャフト２０の内部に配置することができる。本発明のいくつかの諸実施形態では、保持装置６６は、図２、図３、図８、及び／又は図９に示されるように、上記のシール３４、Ｏリング３６、及び／又はバックアップリング３８だけでなく、ガスケット８０及び／又は本技術分野で既知の他の機械装置の内のいずれかを使用して、スリーブ１６又はスリーブ１６の一方の端、ベース１８、及び／又は第１中空ボディ６２を液圧に対してシールすることができる。保持装置６６は、第１中空ボディ６２及び／又はベース６４に対して固定することができ、保持装置６６の第１端開口は、ベース６４の流入口、流出口、又は開口の内の１つ以上に実質的に位置合わせされ又は流体を介して結合され、作動液は、ベース６４を通って保持装置６６の中に流れ込み、それによって、ピストン２８を押圧し、第１ばね２２を圧縮することができる。

本発明のいくつかの諸実施形態では、図３ａ及び図６に示されるように、保持装置６６の側壁の内の１つ以上の中に、１つ以上の作動液用通路８２を形成することができ、作動液用通路８２は、図３ａに示されるように、保持装置６６の内部からスリーブ１６と第１中空ボディ６２との間に設けられた空間８４に作動液が流れることを可能にする。具体的には、保持装置６６の作動液用通路８２は、第１中空ボディ６２の内側表面に形成された溝６８に流体を介して結合することができる。図２及び図３に示されるように、第１中空ボディ６２とスリーブ１６との間の空間８４の中にある量の作動液がある圧力で流れ込むと、スリーブ１６が曲がり又は内向きに収縮し、それによって、コレット１４を圧迫し、コレット１４とプランジャ１２との間のクリアランスを縮めることができる。

本明細書に説明された様々なワーク支持体１０の部品は、単なる実施例であり、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの他の機能的な代替形態で置き換えることができる。例えば、図７〜９に示された様々なＯリング、ガスケット、バックアップリング、シール、ワイパ、及び同様のものは、作動液がワーク支持体１０の内部を流れる場所を制限するために、部品の間に望ましいシールを提供することができる。しかしながら、これらの要素は、他のシール、加硫されたゴム、摩擦溶接、一体化された機構、又は同様のものに置き換えることができ、又は、本発明の範囲を逸脱することなく、完全に削除することができる。

さらに、スリーブ１６は、引き起こされた圧力差（例えば、空気ポンプ又は真空を使用する）、示されるような液圧（例えば、オイル、水、又は他の作動液を使用する）、又はコレット１４とプランジャ１２との間のクリアランスを縮めるためのコレット１４を曲げるようにスリーブ１６を圧縮するあらゆる他の方法を含む、本技術分野で既知のあらゆる方法を用いて、本明細書に説明されたコレット１４を曲げることができる。さらに、コレット１４及びスリーブ１６は、本発明の範囲を逸脱することなく、あらゆるロッドをクランプする又は把持するように設計することができる。

使用時には、本明細書に説明されたワーク支持体１０は、コレットの側壁４０に対してスリーブの側壁５４を押し付ける外部の力を備え、それによって、コレット１４の一部を曲げ、コレット１４とプランジャ１２又はコレット１４の中に置かれたあらゆるロッドとの間のクリアランスを縮めることができる。スリーブ１６の一方の端のシール６０は、プランジャ１２又はロッドがコレット１４によって解放される時まで、ハウジング１８の第１中空ボディ６２とスリーブ１６との間に作動液を保持することができる。

コレット１４でワーク支持体１０のプランジャ１２をクランプする方法のステップは、本発明の様々な諸実施形態に従って、次により詳細に説明される。方法１３００のステップは、図１３に示されるような順に実行しても良く、又は、そのステップは、別の順に実行しても良い。さらに、いくつかのステップは、逐次ではなく同時に実行することができる。さらに、いくつかのステップは、実行することができなくても良い。

図１３に示されるように、方法１３００は、ブロック１３０２に示されるように、ベース６４の流入口又は作動液ポート７２、７４の内の１つの中にオイルのような作動液を注入するステップを含むので、保持装置６６の中に流れ込む作動液を介して外向きにプランジャ１２を作動させる次のステップを引き起こすことができ、作動液は、ブロック１３０４及び図３に示されるように、伸長位置又は構成にピストン２８を押し出す。ピストン２８は、ピストンボルト３０と、ピストンボルト３０に隣接した座金３２と、接触ボルト２６を介してプランジャ１２の中空シャフト２０に作用するばね２４と、を動かすことができる。例えば、約８０ＰＳＩ（０．５５ＭＰａ）の圧力は、第１ばね２２の力に十分に打ち勝ち、ピストン２８を外向きに押し始め、約１６０ＰＳＩ（１．１ＭＰａ）の圧力は、接触ボルト２６が最初にワークピースに接触し、プランジャ１２の完全な伸長を制限しない限り、ピストン２８を完全に伸ばすことができる。留意すべきことは、図２及び図３に示された構成では、ピストン２８に液圧が加えられた時に、ピストン２８は、保持装置６６の中を肩で押し進み（即ち、ピストン２８のストローク全長）、プランジャ１２の中空シャフト２０は、ワークピースに接触するまで単に外に伸びることができることである。

次に、方法１３００は、ブロック１３０６に示されるように、スリーブ１６を内向き又はコレット１４に向かう方向に押圧するのに十分な作動液を注入するステップを含むことができる。具体的には、保持装置６６の内部の圧力が十分に高くなり、かつピストン２８をさらに伸長させることができなくなると、次に、作動液は、図３及び図３ａに示されるように、保持装置の通路８２を通り、第１中空ボディ６２の内側表面の中に形成された溝６８又は通路を通り、スリーブ１６と第１中空ボディ６２との間の空間８４の中に流れ込むことができる。この空間８４の中に約３００ＰＳＩ（２．１ＭＰａ）から７５０ＰＳＩ（５．２ＭＰａ）までのような十分な圧力が供給されると、スリーブ１６は、コレット１４に向かって内向きに押圧してコレット１４を圧迫し始めることができる。

次に、方法１３００は、ブロック１３０８に示されるように、スリーブ１６を押圧し、そうして、内向き又はプランジャに向かってコレット１４を曲げるのに十分な力又は圧力によってコレット１４を押圧し、コレット１４とプランジャ１２又はロッドとの間のクリアランスを縮めるステップを含むことができる。具体的には、コレット１４の側壁４０のスロット４８の間の部分は、コレット１４がその外径を押しつぶされた時に曲がることができる。この屈曲は、コレット１４を大きく変形させることなく、コレット１４とプランジャ１２又はロッドとの間のクリアランスを単に縮めるのに十分であっても良く、液圧が第１中空ボディ６２とスリーブ１６との間の空間８４から排除されると、コレット１４が外向きに曲がってプランジャ１２又はロッドを解放することができる。

本発明のいくつかの諸実施形態では、方法１３００は、ブロック１３１０に示されるように、さらに、スリーブ１６を各端でシールし、上記のように、コレット１４を介して第２伸長位置にプランジャ１２を保持するようにスリーブ１６に対する液圧を維持するステップを含むことができる。最後に、方法１３００は、ブロック１３１２に示されるように、ハウジング１８の内部から作動液を排出し、そうして、スリーブ１６への圧力を解放し、コレット１４が元通り外向きに曲がる、又は他の方法で、元通りその自然な状態に曲がることを可能にし、プランジャ１２又はロッドへのその把持を解放するステップを含むことができる。

代替実施形態
本発明の１つの代替実施形態では、図１４〜１６に示されるように、ワーク支持体４１０は、中空プランジャ４１２と、中空プランジャ４１２の内部に支持されるスロット付きコレット４１４と、スロット付きコレット４１４の内部に位置するスリーブ４１６と、を備える。中空プランジャ４１２、スロット付きコレット４１４、及びスリーブ４１６は、上記のプランジャ１２、コレット１４、及びスリーブ１６と同じ多くの特性を持つことができる。しかしながら、スリーブ４１６は、コレット４１６を内向きに押圧する代わりに、内側から略外向きの方向に押圧されるように構成し、中空プランジャ４１２を把持するように外向きにスロット付きコレット４１４を曲げることができる。

ワーク支持体４１０は、また、シール４６０を含むことができ、シール４６０は、図１５〜１６に示されるように、保持装置４６６及び／又はワーク支持体４１０のハウジング４１８のベース４６４にスリーブ４１６の対向端をシールする。さらに、保持装置４６６とスリーブ４１６との間の空間４８４は、通路４８２に流体を介して結合することができ、通路４８２は、図１５及び図１６に示されるように、作動液ポート４７４に結合することができる。プランジャ４１２の内部の中心に配置された保持ボルト４３０は、ピストン２８及び／又は保持ボルト３０と実質的に同一又は同様に機能する。一般に、図１４〜１６に設けられた全ての符号は、先頭の「４」を除いて、図１〜１２の同一の数に対応する。例えば、図１５及び図１６に示されたばね４２４は、図２〜３のばね２４と実質的に同一又は同様である。

使用において、接触ボルト４２６への圧力は、ばね４２４を圧縮し、図１６のような伸長構成から図１５に示されるような収縮構成にプランジャ４１２を動かすことができる。本発明のこの実施形態では、プランジャ４１２は、通常、伸長構成に支持されるように自然に付勢することができる。プランジャ４１２が所望の位置に押圧される又は他の方法で作動されると、液圧を用いてコレット４１４に対して外向きにスリーブ４１６を押し付けるように、作動液が作動液ポート４７４を通って空間４８４に供給され、コレット４１４が所望の位置にプランジャ４１２をロックすることができる。留意すべきことは、本発明のこの実施形態の所望の位置が、図１５に示されるように、プランジャ４１２が完全に収縮した位置でも、又は図１５及び図１６に示されたプランジャ４１２の位置の間のどこかにある位置でも良いことである。例えば、通常、ワークピースを支持している時のプランジャ４１２の状態は、完全な伸長構成と収縮構成との間の中間ストローク位置にある。

本発明は、添付した図面に示す諸実施形態を参照して説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書において均等物を採用することができ、置換を行うことができることに留意されたい。例えば、本発明は、ワーク支持体での使用について本明細書に説明されるが、液圧を用いて作動する、本明細書に説明したスリーブ及びコレットの構成を使用した移動可能な部材（例えば、本明細書に説明したプランジャ）のクランプ装置は、また、本発明の範囲を逸脱することなく、あらゆる液圧式保持装置、クランプ、又は移動可能な部材を固定された関係にロックするための同様のものに適用することができる。さらに、液圧式ワーク支持体が本明細書に第一に説明されるが、留意すべきことは、ワーク支持体１０が、ばね又は空気力、又は本技術分野で既知のあらゆる他の方法を介して作動した又は前進したワーク支持体と置き換えることができることである。例えば、４１０は、プランジャ４１２又はその関連した部品を伸長させる及び／又は収縮させるのにあらゆる作動液を必要とすることなく、ばねの力だけを使用する。本発明の他の諸実施形態では、プランジャ及び／又はピストンは、空気圧下で正常に収縮し、前進又は外に伸長することができる。

このように、本発明の様々な諸実施形態について説明してきたが、新たなものとして特許請求の範囲に記載され、特許証によって保護されることが望まれるものは、以下を含む。

Claims (19)

1. 移動可能部品と、
   前記移動可能部品を取り囲む又は前記移動可能部品の中に収容された中空剛体のコレットと、
   前記コレットを覆う又は前記コレットの内部に収容された中空のスリーブと、を有し、
   前記移動可能部品は、前記コレットに対して軸方向に移動可能であり、
   前記コレットは、１つ以上の側壁、第１開口端、及び第２開口端を持ち、
   前記コレットは、前記１つ以上の側壁を貫通して形成された複数のスロットを持ち、
   前記スロットは、前記コレットの前記側壁の周りに円周方向に間隔を開けて配置され、前記第１開口端、前記第２開口端、及び前記第１開口端と前記第２開口端との間の位置の内の少なくとも１つから非垂直の角度で形成された、角を成す方向に伸び、
   前記移動可能部品を把持する前記コレットの前記側壁の内側又は外側の表面には、リブ、ねじ山、窪み又は突起が設けられており、
   前記スリーブは、第１端と前記第１端に対向する第２端とを持ち、
   前記スリーブは、前記コレットの一部を曲げるのに十分な力で前記コレットの前記側壁を圧迫し、前記移動可能部品を把持させるように作動するように構成される保持装置用のクランプ機構。
2. 前記スロットは、前記コレットの内向き屈曲を可能にするようなサイズで配置され、前記スリーブは、前記コレットに内向き圧力を加えるように構成され、前記スリーブに加えられた内向き圧力は、前記コレットを内向きに曲げて前記移動可能部品をクランプする請求項１に記載のクランプ機構。
3. 前記スロットは、前記コレットの外向き屈曲を可能にするようなサイズで配置され、前記スリーブは、前記コレットに外向き圧力を加えるように構成され、前記スリーブに加えられた外向き圧力は、前記コレットを外向きに曲げて前記移動可能部品をクランプする請求項１に記載のクランプ機構。
4. 前記スリーブは、前記第１端及び前記第２端が内側シール及び外側シールの内の少なくとも一方でシールされる請求項１に記載のクランプ機構。
5. 前記スリーブは、プラスチック、複合材料、アルミニウム、真鍮、銅、又はあらゆる弾性材料で作製され、前記コレットは、鋼、ステンレス鋼、合金鋼、及び硬化鋼の内の少なくとも１つで作製される請求項１に記載のクランプ機構。
6. 前記１つ以上の側壁の長さに部分的に沿って、前記第１開口端から第１スロット一式がそれぞれ伸び、前記１つ以上の側壁の長さに部分的に沿って、前記第２開口端から第２スロット一式がそれぞれ伸びる請求項１に記載のクランプ機構。
7. 前記第１スロット一式は、前記第２スロット一式と噛み合い、前記第１スロット一式の各スロットは、前記第２スロット一式の内の少なくとも１つのスロットに隣接する請求項６に記載のクランプ機構。
8. さらに、少なくとも１つの作動液ポートを備えたハウジングを有し、前記作動液ポートは、作動液が前記作動液ポートの中に注入された又は前記作動液ポートから排出された時に、第１収縮位置と第２伸長位置との間に前記移動可能部品を液圧を用いて作動させるように構成される請求項１に記載のクランプ機構。
9. 前記スリーブは、前記コレットと前記ハウジングの少なくとも一部との間に位置し、前記スリーブと前記ハウジングとの間に空間があり、前記ハウジングは、前記少なくとも１つの作動液ポートを前記スリーブと前記ハウジングとの間の前記空間に流体を介して結合する作動液通路を有し、前記少なくとも１つの作動液ポートの中に注入された作動液は、前記スリーブと前記ハウジングとの間の前記空間の中に流れ込み、それによって、液圧下で前記コレットに対して前記スリーブを押し付ける請求項８に記載のクランプ機構。
10. １つ以上の側壁、第１開口端、及び第２開口端を備えた中空剛体のコレットと、
    前記第１開口端と前記第２開口端の内の少なくとも一方を通って、前記コレットの中に収容される又は前記コレットを貫通する移動可能部品と、
    前記コレットを覆うスリーブと、
    中に形成された少なくとも１つの作動液ポートを持ち、前記少なくとも１つの作動液ポートの中に作動液が注入された時に、第１収縮位置と第２伸長位置との間で前記移動可能部品を液圧を用いて作動させるように構成されるハウジングと、を有し、
    前記コレットは、前記１つ以上の側壁を貫通して形成された複数のスロットを持ち、
    前記スロットは、前記コレットの内向き屈曲を可能にするようなサイズで配置され、
    前記スロットは、前記コレットの前記側壁の周りに円周方向に間隔を開けて配置され、前記第１開口端、前記第２開口端、及び前記第１開口端と前記第２開口端との間の位置の内の少なくとも１つから非垂直の角度で形成された、角を成す方向に伸び、
    前記移動可能部品を把持する前記コレットの前記側壁の内側又は外側の表面には、リブ、ねじ山、窪み又は突起が設けられており、
    前記スリーブは、前記コレットに内向き圧力を加えるように構成され、前記スリーブに加えられた内向き圧力は、前記コレットを内向きに曲げて前記移動可能部品をクランプし、
    前記スリーブは、前記コレットと前記ハウジングの少なくとも一部との間に位置し、
    前記スリーブと前記少なくとも１つの作動液ポートに流体を介して結合された前記ハウジングとの間に空間があり、
    前記少なくとも１つの作動液ポートの中に注入された作動液は、前記スリーブと前記ハウジングとの間の前記空間の中に流れ込み、それによって、液圧下で前記コレットに対して前記スリーブを押し付ける液圧式ワーク支持体のクランプ機構。
11. 前記スリーブは、中空であり、２つの対向端を持ち、前記スリーブは、前記２つの対向端が内側シール及び外側シールの内の少なくとも一方でシールされる請求項１０に記載のクランプ機構。
12. 前記スリーブは、プラスチック、複合材料、アルミニウム、真鍮、銅、又はあらゆる弾性材料で作製される請求項１０に記載のクランプ機構。
13. 前記コレットは、鋼、ステンレス鋼、合金鋼、及び硬化鋼の内の少なくとも１つで作製される請求項１０に記載のクランプ機構。
14. 前記１つ以上の側壁の長さに部分的に沿って、前記第１開口端から第１スロット一式がそれぞれ伸び、前記１つ以上の側壁の長さに部分的に沿って、前記第２開口端から第２スロット一式がそれぞれ伸びる請求項１０に記載のクランプ機構。
15. 前記第１スロット一式は、前記第２スロット一式と噛み合い、前記第１スロット一式の各スロットは、前記第２スロット一式の内の少なくとも１つのスロットに隣接する請求項１４に記載のクランプ機構。
16. 液圧式ワーク支持体の移動可能部品をクランプする方法であって、
    前記液圧式ワーク支持体の流入口の中に作動液を注入することと、
    前記作動液を介して第１収縮位置から第２伸長位置まで外向きに、前記液圧式ワーク支持体のプランジャを、液圧を用いて作動させることと、
    硬化金属製のコレットを取り囲む又は硬化金属製のコレットの内部に位置するプラスチック製のスリーブの外側表面又は内側表面に前記作動液を注入することと、
    前記プラスチック製のスリーブに十分な液圧が加えられた時に、前記コレットに対して内向きの半径方向又は外向きの半径方向に前記スリーブを押し付け、それによって、前記プランジャの内側表面又は外側表面を把持するように内向きの半径方向又は外向きの半径方向に前記コレットの一部を曲げて前記第２伸長位置に前記プランジャを保持することと、を含み、
    前記コレットは、貫通して形成された複数のスロットを備えた少なくとも１つの側壁、第１開口端、及び第２開口端を有し、
    前記スロットは、前記コレットの内向き屈曲又は外向き屈曲を可能にするようなサイズで配置され、
    前記スロットは、前記コレットの前記側壁の周りに円周方向に間隔を開けて配置され、前記第１開口端、前記第２開口端、及び前記第１開口端と前記第２開口端との間の位置の内の少なくとも１つから非垂直の角度で形成された、角を成す方向に伸び、
    前記コレットの前記側壁の内側又は外側の表面には、リブ、ねじ山、窪み又は突起が設けられて、前記プランジャと前記コレットとの間の摩擦係数を増加させて負荷保持能力を増加させる方法。
17. さらに、内側シール及び外側シールの内の少なくとも一方で前記スリーブの対向端をシールし、前記第２伸長位置に前記プランジャを保持するように前記スリーブに対する液圧を維持することを含む請求項１６に記載の方法。
18. さらに、前記スリーブに加えられた作動液を解放することを含み、前記コレットは、プランジャのその把持を解放する請求項１６に記載の方法。
19. 移動可能部品と、
    前記移動可能部品を取り囲む又は前記移動可能部品の中に収容された中空剛体のコレットと、
    前記コレットを覆う又は前記コレットの内部に収容された中空のスリーブと、を有し、
    前記移動可能部品は、前記コレットに対して軸方向に移動可能であり、
    前記コレットは、１つ以上の側壁、第１開口端、及び第２開口端を持ち、
    前記コレットは、前記１つ以上の側壁を貫通して形成された複数のスロットを持ち、
    前記スロットは、前記コレットの前記側壁の周りに円周方向に間隔を開けて配置され、前記第１開口端、前記第２開口端、及び前記第１開口端と前記第２開口端との間の位置の内の少なくとも１つから非垂直の角度で形成された、角を成す方向に伸び、
    前記スリーブは、第１端と前記第１端に対向する第２端とを持ち、
    前記スリーブは、前記コレットの一部を曲げるのに十分な力で前記コレットの前記側壁を圧迫し、前記移動可能部品を把持させるように作動するように構成され、
    前記スロットは、前記コレットの外向き屈曲を可能にするようなサイズで配置され、前記スリーブは、前記コレットに外向き圧力を加えるように構成され、前記スリーブに加えられた外向き圧力は、前記コレットを外向きに曲げて前記移動可能部品をクランプする保持装置用のクランプ機構。

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