JP7030848B2 - 特に工作機械で使用するための、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置、及び、工作機械の軸構造 - Google Patents

Description

本発明は、特に工作機械で使用するための、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置に関する。特に、本発明は、回転可能に支持されたシャフト要素、特に工作機械の旋回軸又は回転軸のシャフト要素をクランプ又は安全クランプするための装置（クランプ装置又は安全クランプ装置）に関する。

更に、本発明は、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするためのそのような装置を備える、工作機械の軸構造に関する。

先行技術において、制御可能な複数の軸を備える工作機械、特に数値制御される工作機械が知られている。工作機械軸は、工具によって機械加工されるべきワークに対する工具の相対運動を制御する、工作機械のユニットである。この場合、工作機械は、一方において、工具によって機械加工されるべきワークに対する工具のそれぞれの直線方向における相対運動を制御するために、１つ又は複数の直線軸を含むことができる。更に、そのような工作機械は、回転軸又は旋回軸の周りでの、工具の、当該工具によって機械加工されるべきワークに対する相対的な回転運動又は旋回運動を制御するために、いわゆる旋回軸又は回転軸を備えることができる。

一方では、例えばフライス盤、ユニバーサル工作機械又はマシニングセンタにおいて、旋回軸又は回転軸が知られており、それらによって、工具を支持するワークスピンドルは、旋回軸又は回転軸の周りでワークに対して旋回可能又は回転可能である。更に、例えばフライス盤、ユニバーサル工作機械又はマシニングセンタにおいて、ターンテーブル、回転テーブル又は回転工具テーブルが知られており、それらの上でワークをクランプすることができ、それらによって、工具テーブル上に固定されたワークを旋回軸又は回転軸の周りで旋回又は回転させることができる。更に、工作機械においてワークスピンドルが知られており、当該ワークスピンドルは、ワーク又は工具を支持すると共に、スピンドルモータによって駆動されるスピンドルシャフトによって、クランプされた工具又はクランプされたワークをスピンドル軸の周りで回転駆動するように構成されている。旋盤又はマシニングセンタにおいては、更に、複数のスピンドル又は工具を保持すると共に、タレット軸の周りで回転され得る、回転するスピンドル又は工具タレットが知られている。

上述した全てのタレット、回転軸又は旋回軸あるいはスピンドルには、駆動装置又は軸駆動装置によって回転軸又はシャフト軸の周りで回転駆動可能な、回転可能に支持された少なくとも１つのシャフト要素が存在することが一般的である。

特に、比較的大きく重厚な旋回軸構造又は回転軸構造の場合、工作機械においては、特に安全上の理由から、回転可能に支持されたシャフト要素が、駆動されていない静止した状態で固定可能であることが企図されている。この場合、特に、回転可能に支持されたシャフト要素のそのような固定、クランプ又は安全クランプが、一方では、有利には起動又はクランプの時間遅延なしに、正確にクランプ又は解放され得ることが企図されている。他方で、安全クランプは、クランプされた状態において、単純で有利には低コストの構造でありながら、高い安全性又は強固なクランプを可能とし、これによって、特に、有利には1000Nmを超える非常に高いトルクまで、確実で強固なクランプが保証される。

上述した理由により、本発明の課題は、特に工作機械の回転軸又は旋回軸での使用のための回転可能に支持されたシャフト又は回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための、特に工作機械での使用のための装置を提供することであり、当該装置は、単純で、省スペースで、低コストの構造でありながら、高いクランプ性能と同時に正確に制御可能なクランプを可能とする。

本発明によれば、独立請求項１による、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置が提案される。従属請求項は、本発明の有利な又は例示的な実施形態に関する。

本発明の一態様によれば、以下で説明される特徴を含み得る、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置が提案される。

本装置は、有利には環状のハウジングセクションを備える、又は、有利には環状に形成されたハウジング要素を含み、回転可能に支持されたシャフト要素は、環状のハウジング又はハウジングセクションの内側領域を通って軸方向に延びるように配置され得る。

本装置は、ハウジング要素又はハウジング要素の環状のハウジングセクションの内部に配置された弾性変形可能な環状のクランプリング要素を含む。

クランプリング要素は、径方向内向きに延びると共に、特に、ハウジング又は環状のハウジングセクションの周囲を取り巻く、特に環状に周囲を取り巻く開口を通って、回転可能に支持されたシャフト要素まで径方向に突出する第１のプロファイルセクションと、第１のプロファイルセクションに対して横方向に、特に軸方向に延びる少なくとも１つの第２のプロファイルセクションとを有する断面プロファイルを備える。

本装置は、ハウジング要素又はハウジング要素の環状のハウジングセクションの内部に形成されていると共に、有利には、好ましくはクランプリング要素の少なくとも１つの第２のプロファイルセクションに対して径方向内側に隣接して配置された少なくとも1つの圧力チャンバーセクションを備える、圧力チャンバーを含む。

回転可能に支持されたシャフト要素は、クランプリング要素のアイドル状態において、シャフト要素に向かって突出するクランプリング要素の第１のプロファイルセクションとの摩擦接続によってクランプされることができ、シャフト要素と第１のプロファイルセクションとの間の摩擦接続は、有利には、クランプリング要素が、圧力チャンバーの空気圧及び／又は油圧による圧力印加を通じて径方向外向きに弾性的に変形可能である又は変形されることにより、シャフト要素のクランプを解放するために、解除可能である。

それにより、圧力チャンバー内に圧力が印加されていないアイドル状態において、シャフト又は回転可能に支持されたシャフト要素がクランプリング要素によってクランプされるという利点が得られる。更に、空気圧又は油圧システムの故障の場合、あるいは、リークの発生又は例えば周囲圧力（例えば外部の空気圧）へのシステム圧力の望ましくない低下の場合、シャフト要素の自動的な安全クランプが遅延なく保証されるので、非常に効率的な安全機能の利点が得られる。

更に、圧力チャンバー内への遅延のない圧力印加により、クランプリング要素の径方向外側への弾性変形を通じて、回転可能に支持されたシャフト要素のクランプが、迅速に、容易に且つ効率的に、遅延なく可能となる、という利点が得られる。

更に、本装置は、容易に、低コストで、且つ、径方向及び軸方向の双方においてコンパクトに構築された態様で提供されることができ、また、容易且つ効率的なメンテナンスが可能となり得る。

有利な例示的な実施形態では、クランプリング要素のアイドル状態において、第１のプロファイルセクションにおける内径は、シャフト要素の周囲を取り巻く接触セクション又はシャフト要素に相互回転不能に固定されたリング要素の外径よりも小さく、当該リング要素は、特に有利には、中実リング要素として又は複数のリングセグメント要素として形成され得る。有利には、クランプリング要素の第１のプロファイルセクションは、摩擦接続のために、シャフト要素の周囲を取り巻く接触セクション、又は、シャフト要素に相互回転不能に固定されたリング要素若しくはそのリングセグメント要素に押し付けられるか、あるいは、これらを押し付ける。

有利な例示的な実施形態では、本装置は、空気圧及び／又は油圧システムに接続可能な接続部を含み、当該接続部は、有利には圧力印加のために、ハウジング要素の環状のハウジングセクションの内部に形成された１つ又は複数の流体ラインを介して圧力チャンバーと接続されている。

有利な例示的な実施形態では、本装置は、第１のプロファイルセクションと圧力チャンバーとの間の領域をシールするように形成されたシールを含む。

有利な例示的な実施形態では、シールは、２つのシールリング要素を含み、これらのシールリング要素は、有利には、クランプリング要素の第１のプロファイルセクションのそれぞれ軸方向に対向する側に配置されている。

有利な例示的な実施形態では、クランプリング要素の少なくとも１つの第２のプロファイルセクションと第１のプロファイルセクションは、協働して実質的にＬ字形を形成する。これは、他の、付加的な及びＬ字形から逸脱するプロファイルセクションが存在し得ることを排除するものではない。

有利な例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のプロファイルセクションの、第１のプロファイルセクションから離れた端部セクションは、径方向に又は少なくとも軸方向に対して横方向に、延びる。

有利な例示的な実施形態では、クランプリング要素の断面プロファイルは、２つの第２のプロファイルセクションを備え、当該プロファイルセクションは、有利には、クランプリング要素の第１のプロファイルセクションのそれぞれ軸方向に対向する側に配置されており、及び／又は、それぞれ第１のプロファイルセクションに対して横方向に、特に軸方向に延びる。

有利な例示的な実施形態では、クランプリング要素の２つの第２のプロファイルセクションと第１のプロファイルセクションは、協働して実質的に（有利には横たわった）Ｔ字形を形成する。これは、他の、付加的な及びＴ字形から逸脱するプロファイルセクションが存在し得ることを排除するものではない。

有利な例示的な実施形態では、圧力チャンバーは、２つの圧力チャンバーセクションを含み、当該圧力チャンバーセクションは、有利には、それぞれクランプリング要素の第１のプロファイルセクションの軸方向に対向する側に配置されており、有利には、それぞれ、クランプリング要素の２つの第２のプロファイルセクションのうちの１つに関連付けられている。

有利な例示的な実施形態では、２つの圧力チャンバーセクションの各々は、クランプリング要素のそれぞれ関連付けられた第２のプロファイルセクションに対して径方向内側に配置されている。

有利な例示的な実施形態では、圧力チャンバー又は圧力チャンバーセクション内の圧力印加は、クランプリング要素の少なくとも１つの第２のプロファイルセクションを径方向外側へ押し付け、有利には、圧力チャンバーセクション内の圧力印加は、クランプリング要素のそれぞれ関連付けられた第２のプロファイルセクションを径方向外側へ押し付ける。

有利な例示的な実施形態では、圧力チャンバーの少なくとも１つの圧力チャンバーセクションは、ハウジング要素の環状のハウジングセクションの内部に、環状に周囲を取り巻くように形成されている。

本発明の別の態様によれば、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に支持された、工作機械の旋回軸、回転軸若しくはタレット軸又はスピンドルのシャフト要素と、上述した態様のうちの１つによる回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置とを含む、工作機械の軸構造が提案され、装置のハウジング要素は、有利には、軸構造のハウジングに相互回転不能に固定されている。

本発明の例示的な実施例による工作機械の回転軸装置の例示的な斜視図である。 図１の回転軸装置の上部の例示的な断面図である。 図２の本発明の一実施例による回転軸装置のクランプ装置の詳細図である。 本発明の一実施例による、回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための、例示的に環状に構成された装置の断面図であり、当該シャフト要素は、特に図１～３による回転軸装置に組み込まれている。 図４の例示的な詳細図である。

以下において、本発明の例又は実施例が、添付図面を参照して詳細に説明される。図中の同一又は類似の要素は、同一の参照符号によって示されている可能性がある。

本発明は、決して以下に記載される実施例及びそれらの設計属性に制限又は限定されるものではなく、実施例のあらゆる変更、特に、記載された例の特徴の変更を通じて又は記載された例の特徴のうちの少数又は多数の組み合わせを通じて独立請求項の保護範囲内に含まれるものを更に含むことが強調されるべきである。

図１は、本発明の模範的な実施例による工作機械の回転軸装置１００の、例示的な斜視図を示す。

図１には、例示的に、工作機械の回転軸の回転軸装置１００が示されている。そのような回転軸装置１００は、例えば、数値工作機械の回転可能な工具テーブルの回転軸に使用することができる。

しかしながら、本発明は、工作機械の回転軸での使用に限定されない。更に、他の実施例においては、工作機械の旋回軸、回転軸又はタレット軸に、又は、工作機械のワークスピンドルにも、本発明によるクランプ装置を設けることが可能である。

回転軸装置１００は、例示的に、例えば環状又は実質的に中空円筒状に形成された外側ハウジング１１０を含む。ハウジング１１０の内部には、例示的に、中空のシャフト要素１２０（中空シャフト要素）が回転可能に支持されている。

しかしながら、本発明は、中空のシャフト要素のクランプに限定されるものではなく、任意の回転可能なシャフト要素、例えば中空要素または中実プロファイル要素のクランプに使用することができる。

加えて、回転軸装置１００は、例えば付加的に設けられた伝動装置によって又は例えばトルクモータによる直接駆動によって、回転可能に支持されたシャフト要素１２０を回転軸の周りに回転駆動するように構成された駆動装置（図示せず）を備えることができる。

例示的に、図１の回転軸装置１００は、本発明の一実施例によるクランプ装置２００を含む。

例示的に、クランプ装置２００は、環状のハウジング要素２２０と、環状のハウジング要素２２０に配置された接続部２１０（空気圧又は油圧接続部）とを含む。

クランプ装置２００のクランプを作動させるために又はクランプを解除するために、接続部２１０は、空気圧及び／又は油圧システムと接続することができる。有利な実施例において、接続部２１０は、圧力を印加するために油圧システムに接続することができる。

なぜなら、油圧システムは、非圧縮性流体（例えば油又は水）の使用によって、高圧だけでなく、システム内での迅速な圧力転送又は圧力伝播を可能とし、したがって、迅速な応答時間及び非常に小さな遅延で、クランプ接続をクランプ又は解除するためのクランプ機構の起動又は停止を可能とするからである。

図２は、クランプ装置２００を備える図１の回転軸装置１００の上部の例示的な断面図を示す。図３は、図２の本発明の実施例によるクランプ装置２００の詳細図を示す。

図４は、本発明の一実施例による回転可能に支持されたシャフト要素１２０をクランプするための、例示的に環状に構成された装置（クランプ装置２００）の断面図を示し、当該シャフト要素は、特に図１～３の回転軸装置１００に取り付けられているか又は組み込まれている。最後に、図５は、図４のクランプ装置２００の例示的な詳細図を示す。

図２～５によれば、一実施例によるクランプ装置２００は、例示的に、既に上述したハウジング要素２２０を含み、当該ハウジング要素には、少なくとも１つの接続部２１０が外側に配置されている。この接続部２１０は、空気圧及び／又は油圧システムと接続することができる。

例示的に環状に形成されたハウジング要素２２０の内部には、接続部２１０と接続された内側の流体ライン２４０が配置されている。

この場合、例示的に、接続された空気圧及び／又は油圧システムによって、例えば、空気圧システムの接続の場合には加圧されたガスによって、又は有利には、油圧システムの接続の場合には非圧縮性の又は実質的に非圧縮性の流体（例えば水及び／又は油）によって、接続部２１０を通じて流体ライン２４０内の圧力を印加することができる。

有利には、ハウジング要素２２０又はハウジング要素２２０内の流体ライン２４０は、高い圧力、特に、例えば１００バール以上、有利には１２０バール以上の油圧を可能とするか、又は、それに耐えるように構成されている。

図２～５に例示的に図示されているように、流体ライン２４０は、例えば、穿孔によってハウジング要素２２０内に形成することができ、当該穿孔は、外側に対してシールされ、ねじによって閉じられている。

更に、ハウジング要素２２０は、有利には環状に延びる、流体ライン２４０と接続された圧力チャンバー２７０を含み、その結果、接続部２１０を介して流体ライン２４０に加えられた圧力が、圧力チャンバー２７０にも印加される。

更に、ハウジング要素２２０内には、例示的に環状に延びるクランプリング要素２５０が配置されている。クランプリング要素２５０は、有利には、弾性変形可能な材料、特に弾性変形可能なプラスチック又は硬質ゴム混合物から形成されている。

クランプリング要素２５０は、例示的に、圧力チャンバー２７０に対して径方向外側に配置されており、特に、例示的に、圧力チャンバー２７０に直接的に隣接している。

クランプリング要素２５０は、例示的に、プロファイルが実質的にＴ字形の断面セクションを備え、クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）は、径方向内向きに、回転可能に支持されたシャフト要素１２０に向かって延びるように配置されており、クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）から、それぞれ軸方向のプロファイルセクション２５０ａ及び２５０ｂ（軸方向セクション２５０ａ及び２５０ｂ）が、軸方向に離れるように延びている。

例示的に、Ｔ字型の断面セクションに、または当該Ｔ字型の断面セクションに対して付加的に、並びに、特に、クランプリング要素２５０の上部の軸方向セクション２５０ａの軸方向端部に横方向に（径方向に）延びるエンドセクションが、及び、クランプリング要素２５０の下部の軸方向セクション２５０ｂの軸方向端部に横方向に（径方向に）延びるエンドセクションが、クランプリング要素２５０の全プロファイルを更に安定させるために配置されている。

更に、圧力チャンバー２７０の第１の（上部の）圧力チャンバーセクション２７０ａが、クランプリング要素２５０の上部のプロファイルセクション２５０ａ（軸方向セクション２５０ａ）の径方向内側に配置されており、圧力チャンバー２７０の第２の（下部の）圧力チャンバーセクション２７０ｂが、クランプリング要素２５０のプロファイルセクション２５０ｂ（軸方向セクション２５０ｂ）に関して径方向内側に配置されている。

クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）は、例示的に、回転可能に支持されたシャフト要素１２０に向かって径方向内向きに延びると共に、例示的に、クランプ装置２００のハウジング要素２２０の環状のスリットを通じて環状のハウジング要素２２０の中空の内部セクション内へ延びており、その結果、クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）は、例示的に、回転可能に支持されたシャフト要素１２０上に例示的に相互回転不能に、例えばネジによって固定されたリング要素２３０と接触する。

クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）は、加えて、例示的に、ハウジング要素２２０の中空の内部領域に向かって、シール２６０の２つの環状のシール要素２６０ａと２６０ｂとの間を延びている。

シール２６０のシール要素２６０ａ及び２６０ｂは、例示的に、圧力チャンバー２７０の圧力チャンバーセクション２７０ａ及び２７０ｂに隣接しており、これらをハウジング２２０のスリットに対してシールしている。クランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）は、当該スリットを通じて、回転可能に支持されたシャフト要素１２０又はリング要素２３０に向かって径方向内向きに延びている。

クランプリング又はクランプリング要素２５０は、有利には、リング要素２３０又はリング要素２３０の外径に対して、製造技術に起因して小さな寸法で適合されており、その結果、クランプリング要素２５０の内径は、特にクランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）の最も内側の部位で、アイドル状態においてリング要素２３０の外径より小さい。

かくして、クランプリング要素２５０は、アイドル状態において（特に、圧力チャンバーセクション２７０ａ及び２７０ｂに圧力が印加されていない状態において）、リング要素２３０に押し付けられた中央のプロファイルセクション２５０ｃによって、リング要素２３０を摩擦によってクランプする。

したがって、クランプリング要素２５０のアイドル状態において、リング要素２３０は、押し付けられたクランプリング要素２５０の中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）を介して、相互回転不能にクランプされ、したがって、リング要素２３０と相互回転不能に固定されたシャフト要素１２０もクランプされる。

これは、圧力チャンバー２７０に圧力が印加されていないアイドル状態において、シャフト又は回転可能に支持されたシャフト要素１２０がクランプリング要素２５０を介してクランプされるという利点を有する。

発明者らの実験は、1000Nmを超えるクランプトルクが、径方向及び軸方向において単純かつコンパクトな構造で達成され得ることを示した。

更に、空気圧又は油圧システムの故障の場合、あるいは、リークの発生又は例えば周囲圧力（例えば外部の空気圧）へのシステム圧力の望ましくない低下の場合、シャフト要素１２０の自動的な安全クランプが遅延なく保証されるので、非常に効率的な安全機能の利点が得られる。

更に、接続部２１０及び流体ライン２４０を介し、流体ラインセクション２４０ａ及び２４０ｂを通じて、圧力チャンバー２７０の圧力チャンバーセクション２７０ａ及び２７０ｂ内に圧力を印加することにより、遅延なく、クランプリング要素２５０の径方向外向きの弾性変形を通じて、リング要素２３０のクランプ、あるいは更に、回転可能に支持されたシャフト要素１２０のクランプが、迅速に、容易に且つ効率的に、遅延なく可能となる、という利点が得られる。

例示的に、図２～５の実施例によるクランプ装置２００は、ハウジング要素２２０が、例えばネジを用いて簡単な方法で互いに固定された、上部の環状のハウジングセクション２２０ａと、下部の環状のハウジングセクション２２０ｂとを備えるように、構築されている。

ハウジング要素２２０の２つのハウジングセクション２２０ａ及び２２０ｂの接続を解除することにより、クランプ装置２２０を容易にメンテナンスすることができ、又は、摩耗した際に個々の部品を交換することができる。

したがって、特に簡単な方法で、流体ライン２４０又は圧力チャンバー２７０を洗浄することができ、また、クランプリング要素２５０及び／又はシール要素２６０ａ及び２６０ｂを、簡単且つ効率的な方法で、対応する交換要素と交換することができる。

上述した実施例において、クランプリング要素２５０と圧力チャンバーセクション２７０ａ及び２７０ｂの配置は、クランプリング要素２５０が、径方向内向きに延びる中央のプロファイルセクション２５０ｃ（径方向セクション２５０ｃ）の軸方向における両側に、径方向内側に配置された圧力チャンバー２７０ａ又は２７０ｂにそれぞれ割り当てられた上部及び下部のクランプリングセクション２５０ａ及び２５０ｂを有するよう、対称的に形成されていることに留意されたい。

これは、圧力チャンバーセクション２７０ａ及び２７０ｂに圧力が印加された際、クランプリング要素２５０の径方向外向きの弾性変形が均等に生じ得るという利点を有する。

しかしながら、本発明は、クランプリング要素２５０が特に実質的にＴ字形のセクション（プロファイルセクション２５０ａ、２５０ｂ及び２５０ｃを有する）を備えるこのような実施例に限定されるものではなく、異なる寸法を有する軸方向セクションが提供される実施例も可能である。加えて、クランプリング要素２５０の径方向内向きに延びるプロファイルセクション（径方向セクション）から、そこから軸方向に離れる向きに延びる軸方向セクションのみが提供され（例えば、クランプリング要素が実質的にＬ字形のプロファイルセクションを備えることによって）、且つ、軸方向セクションに関して径方向内側のただ１つの圧力チャンバーが提供される実施例が可能である。

加えて、上述した実施形態による別々に配置されたリング要素２３０は任意選択であり、クランプリング要素２５０の径方向内向きに延びるプロファイルセクション（径方向セクション）が、回転可能に支持されたシャフト要素１２０又はその外面に直接的に接触し、回転可能に支持されたシャフト要素１２０がこのようにして直接的にクランプされ得る別の例示的な実施形態も可能であることに留意されたい。

更に、リング要素２３０が、中実のリング要素として提供され得ること、又は、例えば実質的に長方形の若しくは実質的に正方形の断面を有する中空要素として提供され得ることに留意されたい。リング要素は、間に空間を有する又は有さない複数のリング要素セグメントの形態で設けられてもよい。

更に、図１及び２に例示的に示された回転軸装置１００は、例示的に、軸方向における一方の側にのみ（例示的に上側に）単一のクランプ装置２００を備えているが、本発明は、そのような実施形態に限定されず、むしろ、２つ以上のクランプ装置２００が回転可能に支持されたシャフト要素の異なる軸方向位置に配置されている別の例示的な実施形態も可能であることに留意されたい。

更に、１つだけでなく複数の軸方向に互いに隣接して配置されたクランプリング要素が、クランプ装置のハウジング要素内に配置されており、これらのクランプリング要素を、一緒に又は互いに独立して、それぞれ径方向外向きの弾性変形により、クランプされたアイドル位置（アイドル状態）から、回転可能なシャフトがクランプされていない解放位置へ移動させるために、これらのクランプリング要素に、接続された流体ラインを介して同時に圧力を印加することができる、又は、別個の流体ライン及び別個の圧力チャンバーによって、それぞれ互いに独立して圧力を印加することができる別の例示的な実施形態も可能であることに留意されたい。

要約すると、本発明によって、例えば工作機械の回転軸又は旋回軸で使用するためのクランプ装置用の簡単に構築された有利なクランプコンセプトが提案され、当該クランプ装置では、回転可能なシャフトが、空気圧及び／又は油圧によって作動可能なクランプ又はクランプからの解放によって提供されることができ、クランプ装置は、特に軸方向においても径方向においても、コンパクト且つ単純に、低コスト且つ容易にメンテナンス可能に形成されることができ、更に、クランプとクランプからの解放との間の迅速な切り替えがもたらされ得るだけでなく、さらに、高い安全性が与えられる。なぜなら、高いクランプモーメントの下で、接続された空気圧及び／又は油圧システムにおける圧力降下又はシステム圧力損失の場合でさえ、強固な摩擦によるクランプ状態が提供され得るからである。

以上、本発明の例又は実施例及びその利点が、添付の図面を参照して詳細に説明された。本発明は、決して以上で記載された実施例及びそれらの設計属性に制限又は限定されるものではなく、実施例の変更、特に、記載された例の特徴の変更を通じて又は記載された例の特徴のうちの少数又は多数の組み合わせを通じて独立請求項の保護範囲内に含まれるものを更に含むことが再び強調されるべきである。

１００ 回転軸装置
１１０ ハウジング
１２０ シャフト要素
２００ クランプ装置
２１０ 接続部（空気圧又は油圧接続部）
２２０ ハウジング要素
２２０ａ 上部のハウジング要素セクション
２２０ｂ 下部のハウジング要素セクション
２３０ リング要素
２４０ 流体ライン（圧力ライン）
２４０ａ 上部の流体ラインセクション
２４０ｂ 下部の流体ラインセクション
２５０ クランプリング要素
２５０ａ クランプリング要素の上部の軸方向セクション
２５０ｂ クランプリング要素の下部の軸方向セクション
２５０ｃ クランプリング要素の径方向セクション
２６０ シール
２６０ａ 上部のシールリング要素
２６０ｂ 下部のシールリング要素
２７０ 圧力チャンバー
２７０ａ 上部の圧力チャンバーセクション
２７０ｂ 下部の圧力チャンバーセクション

Claims (14)

1. 回転可能に支持されたシャフト要素をクランプするための装置であって、
   環状のハウジングセクション（220a,220b）を備えるハウジング要素（220）であって、前記回転可能に支持されたシャフト要素（120）は、軸方向に前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の内部領域を通って延びるように配置可能である、ハウジング要素（220）と、
   前記ハウジング要素（220）の前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の内部に配置された、弾性変形可能な環状のクランプリング要素（250）であって、径方向内側へ延びると共に、前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の環状に周囲を取り巻く開口を通じて前記回転可能に支持されたシャフト要素（120）まで径方向に突出する第１のプロファイルセクション（250c）と、前記第１のプロファイルセクション（250c）に対して横方向に、特に軸方向に延びる少なくとも１つの第２のプロファイルセクション（250a;250b）と、を有する断面プロファイル（250a,250b,250c）を備える、クランプリング要素（250）と、
   前記ハウジング要素（220）の前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の内部に形成されていると共に、前記クランプリング要素（250）の前記少なくとも１つの第２のプロファイルセクション（250a;250b）に対して径方向内側に隣接して配置された少なくとも１つの圧力チャンバーセクション（270a;270b）を備える、圧力チャンバー（270）と、
   を備え、
   前記回転可能に支持されたシャフト要素（120）は、前記クランプリング要素（250）のアイドル状態において、摩擦接続により、前記クランプリング要素（250）のうち前記シャフト要素（120）に向かって突出する前記第１のプロファイルセクション（250c）とクランプ可能であり、
   前記シャフト要素（120）と前記第１のプロファイルセクション（250c）との間の前記摩擦接続は、前記クランプリング要素（250）が、空気圧又は油圧による前記圧力チャンバー（270）の圧力印加を通じて径方向外側へ弾性変形可能であることにより、前記シャフト要素（120）の前記クランプの解除のために解除され得る、装置。
2. 前記クランプリング要素（250）のアイドル状態において、前記第１のプロファイルセクション（250c）における内径は、前記シャフト要素（120）の周囲を取り巻く接触セクションの外径、又は、前記シャフト要素（120）に相互回転不能に固定され、特に中実要素として又は複数のリングセグメント要素として形成されたリング要素（230）の外径より小さく、前記クランプリング要素（250）の前記第１のプロファイルセクション（250c）は、前記摩擦接続のために、前記シャフト要素（120）の周囲を取り巻く前記接触セクション、又は、前記シャフト要素（120）に相互回転不能に固定された前記リング要素（230）若しくはそのリングセグメント要素に押し付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記圧力印加のために、前記ハウジング要素（220）の前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の内部に形成された１つ又は複数の流体ライン（240）を介して前記圧力チャンバー（270）と接続された、空気圧システム又は油圧システムと接続可能な接続部（210）によって特徴付けられる、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１のプロファイルセクション（250c）と前記圧力チャンバー（270）との間の領域をシールするように形成されたシール（260）によって特徴付けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記シール（260）は、前記クランプリング要素（250）の前記第１のプロファイルセクション（250c）の、軸方向に対向する側にそれぞれ配置されている、２つのシールリング要素（260a,260b）を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記クランプリング要素（250）の前記少なくとも１つの第２のプロファイルセクション（250a;250b）と前記第１のプロファイルセクション（250c）は、協働して実質的にＬ字形を形成する、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの第２のプロファイルセクション（250a;250b）の前記第１のプロファイルセクション（250c）から離れた端部セクションは、径方向に延びる、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記クランプリング要素（250）の前記断面プロファイル（250a,250b,250c）は、
   前記クランプリング要素（250）の前記第１のプロファイルセクション（250c）のそれぞれ軸方向に対向する側に配置されていると共に、前記第１のプロファイルセクション（250c）に対して横方向に、特に軸方向に延びる、２つの第２のプロファイルセクション（250a,250b）を備える、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記クランプリング要素（250）の前記２つの第２のプロファイルセクション（250a,250b）と前記第１のプロファイルセクション（250c）は、協働して実質的にＴ字形を形成する、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記圧力チャンバー（270）は、２つの圧力チャンバーセクション（270a,270b）を含み、当該圧力チャンバーセクションは、それぞれ前記クランプリング要素（250）の前記第１のプロファイルセクション（250c）の軸方向に対向する側に配置されており、且つ、それぞれ前記クランプリング要素（250）の前記２つの第２のプロファイルセクション（250a,250b）のうちの１つに関連付けられている、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記２つの圧力チャンバーセクション（270a,270b）の各々は、前記クランプリング要素（250）のそれぞれ関連付けられた前記第２のプロファイルセクション（250a;250b）に対して径方向内側に配置されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記圧力チャンバーセクション（270a,270b）内での圧力印加は、前記クランプリング要素（250）のそれぞれ関連付けられた前記第２のプロファイルセクション（250a;250b）を径方向外側に押す、ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記圧力チャンバー（270）の前記少なくとも１つの圧力チャンバーセクション（270a;270b）は、前記ハウジング要素（220）の前記環状のハウジングセクション（220a,220b）の内部に、環状に周囲を取り巻くように形成されている、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 工作機械の軸構造であって、
    ハウジング（110）と、
    前記ハウジング（110）内に回転可能に支持された、前記工作機械の旋回軸、回転軸若しくはタレット軸又はスピンドルのシャフト要素（120）と、
    前記回転可能に支持されたシャフト要素（120）をクランプするための請求項１～１３に記載の装置と、を含み、前記装置の前記ハウジング要素（220）は、前記軸構造の前記ハウジング（110）に相互回転不能に固定されている、軸構造。

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