JP7086058B2

JP7086058B2 - クランプ装置直列接続装置

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Publication number: JP7086058B2
Application number: JP2019516171A
Authority: JP
Inventors: ツィマーマルティン; ツィマーギュンター
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Priority date: 2016-09-24
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2022-06-17
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Description

本発明は、相前後して配置された少なくとも２つのクランプ装置から成る、ガイドレール上に支持されたキャリッジのための手動のクランプシステムであって、各々のクランプ装置は、少なくとも２つのクランプ要素を有し、クランプ要素は、それぞれ作動軸を用いて、個々のガイドレールをクランプするために互いに対して締付け可能である、手動のクランプシステムに関する。

機械ベッドの２本のレール上でキャリッジをクランプするには、通常、単一の手動のクランプが使用される。

本発明の根底を成す課題は、キャリッジを、わずかな所要空間で、少なくとも２本のガイドレールにおいて容易に、確実にかつメンテナンスフリーにクランプすることが可能であり、その上、必要とされる様々な部品の数が極めてわずかな、クランプシステムを開発することである。

この課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。この場合、作動軸の、相互に向き合う端部は、ねじれ剛性的なインタフェースを用いて、形状接続または摩擦力接続によって結合されている。

本発明により、既知の複数の手動のクランプ装置から、たとえば、送り装置を装着した旋盤において、送り装置を機械ベッドに確実に締め付けることが可能であるクランプシステムが提供される。そのために、両方の機械ベッド側のガイドレールの各々が、手動のクランプ装置によって取り囲まれる。そのために、クランプ装置の作動軸の一部が延長される。同時に、クランプ装置の、相互に向き合う端部が、ねじれ剛性的なインタフェースを介して相互に結合される。形状安定的なインタフェースにもかかわらず、個々の各クランプ装置の精密な調整性が維持されるので、単一のハンドレバーを用いてクランプシステムを操作することにより、送り装置に、両方のガイドレールにおいて、同一のまたは少なくともほぼ同一のクランプ力を加えることが可能である。

ガイドレールは、相互に平行に真っ直ぐに延在してよい。しかも、ガイドレールが、部分的に、２つの同心円の一部を成す部分を有することも考えられる。

本発明のさらなる詳細は、従属請求項および略示された少なくとも１つの実施の形態の以下の説明から明らかである。

２つの手動のクランプ装置の直列接続装置を斜視図で示す。送り装置ハウジング内に設けられた図１の直列接続装置を示す。手動のクランプ装置を斜視図で示す。手動のクランプ装置を断面図で示す。手動のクランプ装置の基体を斜視図で示す。クランプ装置全体を縦断面図で示す。両方の作動軸の、相互に向き合う端部を斜視図で示す。作動軸に液圧式のマンドレルを有する後側のクランプ装置を部分縦断面図で示す。後側のクランプ装置および液圧式のマンドレルが組み込まれた継手を部分縦断面図で示す。

図１～図９は、工作機械の機械ベッド（５）上で送り装置を締め付けるための手動のクランプシステム（１０）を示している。送り装置（１）または送り装置ハウジング（図２参照）は、たとえば４つのガイドスライダ（１５）を介して、機械ベッド（５）（図４参照）に取り付けられた２本のガイドレール（６，７）上にリニアガイド式に支持されている。それぞれ１つの手動のクランプ装置（１１，１２）は、２つのクランプジョー（４１，４２）でもって、ガイドレール（６，７）を取り囲んでいる。相前後して配置された両方のクランプ装置（１１，１２）は、機械的なインタフェース（８０，９０）を介して相互に連結されている。

図４によれば、基体（２０）が、その上面（２１）を介して、送り装置（１）の下面に、中間要素（４）（図２参照）を介して接触している。中間要素（４）は、基体（２０）にねじ止めされている。対応するねじが、ねじ穴（２８）を介して、中間要素（４）を基体（２０）に固定する。後者はガイドレール（６，７）を包囲している。

ガイドレール（６，７）は、本実施の形態によれば、略直方体状の包囲面を有する棒状材料から形成されており、ガイドレール（６，７）には、その両側で、拡幅された溝底を有する略Ｖ字形のそれぞれ１つの溝が加工されている。ガイドレール（６，７）は、その底面を介して、たとえばガイドレール（６，７）を支持する機械ベッド（５）に接触している。ガイドレール（７）は、Ｖ字形の溝の上方に、特に２つの側面（８，９）を有しており、側面（８，９）は、鉛直の中央縦平面に関して鏡面対象的に相互に反対の側に位置する。両方の側面（８，９）は、相互に平行に向けられている。側面（８，９）は、クランプジョー（４１，４２）に対する接触面として、個々のクランプ装置に作用する。

図３～図５は、機能を説明するために、単一の手動のクランプ装置（１１）を示している。クランプ装置（１１）は、たとえば、略直方体状のたとえば一体の基体（２０）を有している。基体（２０）は、通常、金属材料から製造されている。ここでは、基体（２０）は、材料として、肌焼鋼、１６ＭｎＣｒ５を含む。本実施の形態では、基体（２０）は、１２０ｍｍ×４８ｍｍ×４６ｍｍの寸法を有している。基体（２０）は、その上面（２１）に、送り装置ハウジング（１）に取り付けるためのたとえば４つのねじ穴（２８）を有している。図５によれば、基体（２０）は、中央に、矩形の横断面を有する溝（２２）を具備する。溝は、溝深さが２２ｍｍの場合、３５ｍｍの幅を有している。基体（２０）の各々の端面に、クランプジョー穴（２３，２４）が加工されている。その直径は、穴の深さが４４ｍｍの場合、たとえば４０ｍｍである。したがって、同軸のクランプジョー穴（２３，２４）が溝（２２）に通じている。クランプジョー穴（２３，２４）の中心線は、１つの鉛直の中央縦平面内に位置する。後者は、図４の断面である。中心線は、上面（２１）からたとえば２５ｍｍ離間している。

両方のクランプジョー穴（２３，２４）は、貫通穴（２５）を介して相互に結合されている。貫通穴（２５）の中心線（２６）も同様に鉛直の中央縦平面内に位置する。この中心線（２６）は、上面（２１）からたとえば１４ｍｍ離間している。上面（２１）は、溝（２２）の上に位置する中央の領域にねじ穴（２８）を有している。

各々のクランプジョー穴（２３，２４）に、たとえば円筒形のクランプジョー（４１，４２）が、たとえば平坦な、各々のクランプジョー（４１，４２）の中心線に対して垂直に配向された端面でもって着座している。本実施の形態では、個々の、たとえばＣｋ４５から製造されたクランプジョー（４１，４２）は、長さが４２ｍｍの場合、４０ｍｍの直径を有している。第１のまたは前側のクランプジョー（４１）は、貫通穴（４３）を有し、貫通穴（４３）の直径は、１６．５ｍｍである。第２のまたは後側のクランプジョー（４２）は、貫通穴の代わりに袋ねじ穴（４４）を有している。ねじ部（４５）は、ここでは例示的なものでしかないが、Ｍ１６×１の左ねじ部である。その有効な深さは、たとえば２０ｍｍである。

クランプ装置（１１）の組付け状態で、クランプジョー（４１，４２）の貫通穴（４３）および袋ねじ穴（４４）は、基体（２０）の貫通穴（２５）と整合する。

個々のクランプジョー（４１，４２）は、ガイドレール（６，７）寄りの平坦な端面の代わりに、隆起部を有していてよく、隆起部は、クランプ時、狭窄領域でガイドレール（６，９）に当接する。狭窄領域は、拡幅された溝底を有するＶ字形の溝である。

両方のクランプジョー（４１，４２）は、作動軸（５０）によって、相互に締め付けられる。そのために、たとえば軟質快削鋼１１ＳＭｎＰｂ３０から製造された作動軸（５０）は、一端に、締付けねじ部（５２）を有し、他端の領域に、ストッパカラー（５３）を有している。ストッパカラー（５３）の背後で、作動軸（５０）は、短い外セレーションで終端しており、その上に、操作レバーが、その内セレーションでもって、わずかに摺動可能に被嵌されている。組付け時、作動軸（５０）は、基体（２０）内に着座する第１のクランプジョー（４１）の貫通穴（４３）を通って押し込まれる。作動軸（５０）は、基体（２０）の貫通穴（２５）をも貫通して、これにより、基体（２０）内に着座する第２のクランプジョー（４２）の細目ねじ山（４５）にねじ込まれる。作動軸（５０）の細目ねじ山（４５）には、袋ねじ穴（４４）内で長期にわたる軽い作動を保証するために、モリコート油が塗り込められている。作動軸（５０）をねじ込むとき、クランプジョー（４１）の外側の端面上に載置するストッパカラー（５３）が、ねじ頭として働く。

作動軸（５０）上に紛失不能に被嵌されている操作レバー（７０）は、作動軸（５０）自体を回転させることなく、作動軸（５０）上で揺動可能である。操作レバー（７０）を作動軸（５０）の長手方向にたとえば２ｍｍ～３ｍｍ摺動させることにより、操作レバー（７０）の内セレーションが、作動軸（５０）の外セレーションに対して嵌合解除され、これにより、作動レバー（７０）および作動レバー（７０）のアダプタリング（７２）が作動軸（５０）に対して自由に揺動可能となる。手動の接続によって、または代替的に接続ばねによって、部品（５０，７２）のセレーションをトルク伝達のために再び嵌合させることが可能である。

図４に示されたクランプ装置（１１）では、操作レバー（７０）は、手前へ揺動され、図３によれば、この揺動運動は、時計回り方向の運動であり、次いで、両方のクランプ要素またはクランプジョー（４１，４２）が離反運動する。というのも、作動軸（５０）の締付けねじ部（５２）がクランプジョー（４２）の袋ねじ穴（４４）からねじ外されるからである。クランプ装置のクランプと完全な解放との間で、操作レバー（７０）は、最大で１１０°揺動される。設定されるクランプ力は、約５０００Ｎである。

図１および図２によれば、手動で締付け可能なクランプシステム（１０）に関して２つのクランプ装置（１１，１２）が相前後して配置されている。この場合、各々のクランプ装置（１１，１２）は、少なくとも部分的にガイドレール（６，７）を含む。両方のガイドレール（６，７）は、相互に平行に向けられている。ガイドレール（６，７）は、共通の機械ベッド（５）（図４参照）上で固くねじ止めされている。したがって、クランプシステム（１０）は、下側では機械ベッド（５）によって画定されかつ上側ではキャリッジとして構成された送り装置（１）によって画定される狭い構造空間内に位置する。各々のガイドレール（６，７）に沿って、個々のクランプ装置（１１，１２）は、たとえば２つのガイドスライダ（１５）の中間に位置する。ガイドスライダ（１５）は、循環走行する転動体により、各々のガイドレール（６，７）に沿ってリニアガイド式に移動する。

図１および図６の第１のクランプ装置（１１）は、一方では袋ねじ穴（４４）が貫通ねじ穴（４６）として形成されていて、他方では第１の作動軸（５０）がこれまでのねじ部端部を越えてたとえば１８２ｍｍ延長されている点で、図３および図４に示された形態とは相違している。基体（２０）の外側に置かれた連結部分（５５）の直径は、作動軸（５０）の締付けねじ部（５２）の谷径よりも小さい。連結部分（５５）は、所定の連行成形部で終端している。たとえば、管体（８１）は、作動軸（５０）の締付けねじ部（５２）の谷径の２倍よりも小さい外径を有する。

図１および図６の第２のクランプ装置（１２）は、図３および図４に示された形態とは、主に操作レバー（７０）が存在せず、操作レバー（７０）に対して必要な嵌合構造部が設けられていないに点で相違している。その代わりに、第２の作動軸（６０）が、ストッパフランジ（６５）と、その手前に位置する連行成形部とを有している。

両方の作動軸（５０，６０）の間に配置されたインタフェース（８０）は、たとえば切換え不能でねじれ剛性的なスリーブ継手である。スリーブ継手は、図６および図７によれば、長手方向で貫通する中心の空所（８２）を有する円筒形の管体（８１）である。空所（８２）の横断面は、作動軸（５０，６０）の、相互に連結されるべき端部（５７，６７）の横断面に対応しており、この空所（８２）の横断面は、本実施の形態では、六角形に構成されている。代替的に、これらの端部の横断面は、スプライン軸状に、インボリュートスプライン軸状に、セレーション軸状にまたは多角形軸状に構成されていてもよい。中心線（５９，６９）に対して非対称な任意の他の横断面も考えられる。

図７によれば、両方の軸端部（５７，６７）は、それぞれ六角形成形部（５８，６８）を有している。ただし、管体（８１）は、十二角形成形部を有する空所（８２）を具備する。このようにすると、両方の作動軸（５０，６０）の間の揺動角度を、６０°のステップの代わりに３０°のステップで変化させることが可能である。

図６によれば、作動軸（６０）は、作動軸（５０）に対して３０°揺動させて組付けた状態で位置する。ねじれ剛性的に連結する管体（８１）は、その右側の端面でもって、作動軸（６０）のストッパフランジ（６６）に当接している。管体（８１）の左側の端面は、ストッパリング（１１０）に支持されており、ストッパリング（１１０）は、ねじピン（１１１）により、六角形成形部（５８）上に固定されている。

図７は、管体（８１）を省いた両方の軸端部（５７，６７）を示している。両方の六角形成形部（５８，６８）は、ここでは合同で示されている。前側の成形部（５８）上にストッパリング（１００）が位置決めされている。図６および図７による構造では、クランプシステム（１０）を調整するために、クランプ装置（１１，１２）は、個別にそのガイドレール（６）または（７）において調整される。たとえば、そのために各々のクランプ装置において予め設定可能なクランプ力が調整される。調整は、各々の作動軸に加えられるトルクを測定することによって間接に、または静止摩擦から滑り摩擦への移行時におけるキャリッジ（１）の動き出し時に発生した、ガイド方向に沿った保持力を測定することによって同様に間接に行われる。場合により、クランプ力は、ロードセルを用いて直接に調整することも可能である。

両方のクランプ装置（１１，１２）に対してクランプ力が調整されている場合、管体（８１）は、両方の連行成形部（５８，６８）上を摺動する。管体（８１）を作動軸（５０）から作動軸（６０）へ摺動させることができないとき、より高いクランプ力を第１のクランプ装置（１１）または第２のクランプ装置（１２）のどちらにおいて調整すべきかが決定される。そのために、第２の作動軸（６０）は、管体（８１）が両方の軸端部（５７，５８）上を摺動できるまで、０°～３０°右方へまたは方へ回動される。

両方のクランプ装置（１１，１２）にほぼ同一のクランプ力が強制的に要求される場合、図７および図８に部分的に示されたクランプシステムの１つが提案される。図７では、連結する軸端部（６７）が液圧式のマンドレルとして構成された作動軸（６０）が示されている。同時にそのためにインタフェース（９０）の管体（８１）が適合される。

作動軸（６０）において、当接フランジ（６６）は、これが問題なくディスプレーサピン（１００）と、当接フランジ（６５）の周に分配された複数の連行穴（６６）とを収容することがきるように拡幅される。後者は、作動軸（６０）の回動に用いられる。

作動軸（６０）の端部（６７）は、当接フランジ（６５）の手前で、は円筒形に形成される。端部（６７）は、精密加工されている。

ディスプレーサピン（１００）は、液圧式のマンドレルの一部として、中心線（６９）に対して横向きに位置する段付き穴（９４）内に着座している。段付き穴（９４）は、ディスプレーサ部分（９５）とねじ山部分（９６）とシール部分（９７）とを有している。ディスプレーサピン（１００）は、その円筒形の作動ピン（１０７）でもって、段付き穴（９４）のシール部分（９７）に着座している。シール部分（９７）に対して、ディスプレーサピン（１００）は、シールリングによってシールされている。作動ピン（９７）は、ディスプレーサボルト（１０５）に移行し、ディスプレーサボルト（１０５）は、ディスプレーサピン中間部に、段付き穴（９４）のねじ山部分（９６）に支持されるねじ部（１０６）を有している。

段付き穴（９４）は、下側の領域で、たとえば中心線（６９）に対して平行に延在する穴（９８）により、環状チャネル（９９）と接続されており、環状チャネル（９９）は、作動軸（６０）の円筒形の端部（６７）に配置されている。わずか十分の数ミリメートル幅の環状チャネル（９９）が、円筒形の端部（６７）の長さの７０パーセント～８０パーセントに延在している。環状チャネル（９９）は、たとえば端部（６７）の円筒形の外面のわずか０．５ｍｍ～０．８ｍｍ下に位置する。

液圧式のマンドレルに適合させるために、管体（８１）の右半部は、精密加工された円筒形の内壁部を有する穴を具備する。内壁部に、マンドレルの非作動時、作動軸（６０）の円筒形の端部（６７）が、わずかな遊びをもって接触する。ディスプレーサピン（１００）を段付き穴（９４）にねじ込むことにより、段付き穴（９４）内に収容された、たとえば半流動体の作動油は、部分的に、穴の領域から環状チャネル（９９）内に押し込まれる。そこで上昇する油圧により、端部（６７）の、環状チャネル（９９）を外側で取り囲む壁部が、管体（８１）が作動軸（６０）と回動不能に結合される程度に強く管体（８１）の円筒形の穴に押し付けられる。

図８は、両方の軸端部（５７，６７）が円筒形に構成された形態を示している。精密加工された両方の軸端部（５７，６７）は、２つの別々の環状チャネル（９９）を有する液圧式の締付けスリーブを具備する管体（８１）内に着座している。管体（８１）は、両側に精密加工された袋穴（９２，９３）を有し、これらの袋穴（９２，９３）は、相互に整合しているとともにたとえば管体（８１）の円筒形の外壁部に対して同心に配向されている。これらの袋穴（９２，９３）の間で横向きに、図７から既知の段付き穴（９４）が位置し、段付き穴（９４）内に、図７から同様に既知のディスプレーサピン（１００）が深さ位置調整可能に着座している。袋穴（９２，９３）の両方の円筒形の内壁部の領域に、それぞれ１つの環状チャネル（９９）が位置し、環状チャネル（９９）は、別個の穴を介して、段付き穴（９４）の、図８において下側の領域と液圧結合されている。

この場合、第２の作動軸（６０）を調整するために、第２の作動軸（６０）は、その自由な端面に、六角穴（６３）を有している。両方のクランプ装置（１１，１２）におけるクランプ力の調整後、ディスプレーサピン（１００）は、油圧を増大させるとともに両方の作動軸（５０，６０）を回動不能に結合するために既知の方法でねじ込まれる。

１キャリッジ、送り装置、送り装置ハウジング
４中間要素
５機械ベッド
６，７レール、ガイドレール
８，９側面
１０クランプシステム、手動
１１，１２クランプ装置；前側、後側
１５ガイドスライダ
２０基体
２１上面
２２溝
２３，２４クランプジョー穴
２５貫通穴
２６中心線
２８ねじ穴
２９中心線
４１クランプ要素、クランプジョー、前側
４２クランプ要素、クランプジョー、後側
４３貫通穴
４４袋ねじ穴
４５ねじ部、細目ねじ山、左ねじ部
４６貫通ねじ穴
５０作動軸、前側
５２締付けねじ部
５３ストッパカラー
５５連結部分
５７端部、軸端部
５８六角形成形部、連行成形部
５９中心線
６０作動軸、後側
６２締付けねじ部
６３六角穴、工具保持部
６５ストッパフランジ
６６連行穴、工具保持部
６７端部、軸端部
６８六角形成形部、六角ピン、連行成形部
６９中心線
７０操作レバー
７１シャフト
７２内セレーションを有するアダプタリング
８０インタフェース、スリーブ継手
８１管体
８２空所、中心
９０インタフェース、マンドレル継手
９１穴、右側
９２左側の袋穴、穴
９３右側の袋穴、穴
９４段付き穴
９５ディスプレーサ部分
９６ねじ山部分
９７シール部分
９８穴
９９環状チャネル
１００ディスプレーサピン、ディスプレーサボディ
１０５ディスプレーサボルト
１０６ねじ部
１０７作動ピン
１１０ストッパリング
１１１ねじピン

Claims

相前後して配置された少なくとも２つのクランプ装置（１１，１２）から成る、ガイドレール（６，７）のための手動のクランプシステムであって、
各々の前記クランプ装置は、少なくとも２つのクランプ要素（４１，４２）を有し、該クランプ要素（４１，４２）は、それぞれ作動軸（５０，６０）を用いて、個々の前記ガイドレール（６，７）を該クランプ要素（４１，４２）の間にクランプするために互いに対して締付け可能である、手動のクランプシステムにおいて、
前記作動軸（５０，６０）の、相互に向き合う端部（５７，６７）が、前記端部（５７，６７）を相互に非接触に内部に収容する管体（８１）を有するインタフェース（８０，９０）を用いて、形状接続または摩擦力接続によって結合されている、手動のクランプシステム。
前記インタフェースは、前記管体（８１）を有するスリーブ継手（８０）であることを特徴とする、請求項１記載の手動のクランプシステム。
前側の前記作動軸（５０）および後側の前記作動軸（６０）は、それぞれ締付けねじ部（５２，６２）を有することを特徴とする、請求項１記載の手動のクランプシステム。
前記締付けねじ部（５２，６２）は、細目ねじ山であることを特徴とする、請求項３記載の手動のクランプシステム。
前記管体（８１）は、前側の前記作動軸（５０）の前記締付けねじ部（５２）の谷径の２倍よりも小さい外径を有することを特徴とする、請求項３記載の手動のクランプシステム。
前記作動軸（５０，６０）の、前記管体（８１）に差し込まれた前記端部（５７，５８）は、それぞれ六角形である同一の横断面をそれぞれ有することを特徴とする、請求項２記載の手動のクランプシステム。
前記管体（８１）の空所（８２）が、十二角形である横断面を有し、該十二角形の横断面の二面幅が、前記端部（５７，６７）の六角形の横断面の二面幅に一致していることを特徴とする、請求項６記載の手動のクランプシステム。
前記管体（８１）は、前記作動軸（５０，６０）の各々の前記端部（５７，６７）のために、円筒形の穴（９２，９３）を有し、各々の前記穴（９２，９３）は、環状の作動油圧力チャンバ（９９）によって包囲されており、該作動油圧力チャンバ（９９）の作動油圧は、ねじ込み可能なディスプレーサボディ（１００）を用いて調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の手動のクランプシステム。