JPH06270002A - クランプ接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 工具又は工作物を精密に把持する。 【構成】 周知の形の油圧クランプブッシング８の形の
チャックを有し、これが薄い内部スリーブまたは壁１１
と、堅い外部スリーブ１０、およびその間に封入された
プラスチックまたは油圧媒体１３とを有する。薄い内部
スリーブ１１は油圧媒体１３が加圧されたときに芯出し
と堅いクランプ接続の両者を行うように配列される。チ
ャックは溶接またはろう付けによって取付けコーン５ま
たは工作機械スピンドル１と一体とされている。チャッ
ク外周に油圧媒体１３に与圧の為のある種の装置１５の
開口を設け、その周辺を囲ぐって回転自在な保護リング
１７が設けられる。また保護リング１７でカバーされる
１またはそれ以上の精密バランシング孔を有することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は一体型取付けコ−ンシャフト乃至
一体型工作機スピンドルのような各種の工作機に工具ま
たは加工片をクランプ接続する装置に関し、このチャッ
クが特に周知の形式の油圧クランプブッシングで形成さ
れ、この装置は従来公知の装置で得ることのできるもの
に比較して加工対象物に一層精密性を付与するものに関
する。

【０００２】

【背景技術】本発明は特にクランプブッシングが公知の
形式でこれが薄い内部スリーブ乃至内部壁と、強固な外
部スリーブと、これらのスリーブの間に封入されたプラ
スチックまたは油圧媒体とから形成され、前記内部スリ
ーブは油圧媒体が加圧された時回転工具または加工片の
芯出しとクランプ接続の両者を行うように配設され、ま
た、チャックは取付けコーンシャフトまたは工作機スピ
ンドルと一体に形成されているものに関係している。

【０００３】油圧クランプブッシングが取付けコーンシ
ャフトまたは工作機スピンドルに溶接およびろう付け方
法でできるだけ少量に熱が発生するのみでその為にチャ
ックに実施された熱処理に損傷を及ぼさずおよび／また
は油圧クランプブッシングの油圧媒体に損傷を及ぼさな
いように接続されるこの装置によって特別な長所が達成
される。使用できる接続方法は例えば電子ビーム溶接ま
たはレーザー溶接またはレーザーろう付けである。

【０００４】この種の公知の装置では油圧クランプブッ
シング部分と取付けコーン部分乃至工作機スピンドル部
分は一般に溶接またはろう付け工程の後、クランプブッ
シングのコーン乃至スピンドルおよびクランプ接続孔が
正確な放射状、回転的精密性を得るように最終仕上げ加
工を行わねばならない。

【０００５】各種の材料のミーリング、ターニング、ド
リリング、ねじ切り、リーマー加工、研磨等のような材
料の回転加工において、従来から、その中にチャックが
取付け可能な回転型の１または若干数のスピンドルを有
する工作機械が使用されている。加工工具または加工片
は前記チャックに、放射状に外側に作用するクランプ装
置によって、または最も普通には半径方向内側に作用す
るクランプ装置によってクランプ接続される。

【０００６】上記の公知の装置のチャックは一般に、例
えば工具または加工片がクランプされる実際のクランプ
チャックであるクランプ装置がその終端部に存在する円
錐シャフトで形成されている。チャックの円錐シャフ
ト、これは実際の取付けコーンであるが、これは前記ス
ピンドルの円錐状の内部孔に押し込むことによって工作
機械の回転スピンドル内に取付けられる。工具用のクラ
ンプ装置は、通常その中心に向かって半径方向内側に、
または時としては半径方向外側にねじ込まれ、これによ
ってチャック内に工具または加工片をクランプする若干
数の金属部品を有する機械的構造でありうる。

【０００７】上記公知のクランプ装置は通常機械加工に
受入れ可能な精密性を与えるが、しかしある場合には機
械加工においてより高い精密性が予期されることが望ま
しい。これは最近数年間に開発されたチャックによって
可能になったが、このチャックは、内側および／または
外側に薄い壁またはスリーブを有し、上記の壁の内部に
は、加圧によって前記薄壁半径方向内側に（および／ま
たは半径方向外側に）膨脹させてこれによってチャック
に工具または加工片を芯出しとクランプを行う上述の形
式の油圧クランプ部分を有する。

【０００８】正確に設計されたこの種の油圧クランピン
グ部品即ちチャックはクランプされた工具または加工片
に対して非常に正確な放射状回転精度を有する。高い回
転精度を提供することによって、更に合理的に工作機械
と工具とを、例えば更に高いフィード速度で、または加
工面の高い精度と良好な品質を予想して使用することが
可能である。

【０００９】しかし、油圧クランプ装置を有するチャッ
クにおいては、チャックの円錐シャフトと工作機スピン
ドルの円錐孔との接続方法は、チャックの中にクランプ
された工具に対していわゆる「放射状回転精度」(radia
l rotary precision) と称される不完全性を生じる可能
性がある。クランプ装置は必然的にチャック円錐の端部
に取付けられるので、また、更に、前記チャック円錐は
相当な軸方向長さを持たせてチャックを工作機スピンド
ルに安定的に接続を可能としなければならない。従っ
て、クランプされた工具と工作機スピンドルの軸受との
間の距離は比較的大きく、これが加工精度を阻害し工作
機スピンドルの軸受を不必要に応力を加え、前記軸受の
高い磨耗を起こすこととなる。

【００１０】前記クランプ部分を直接に工作機スピンド
ルにねじまたはボルト接続によって取付けることによっ
て前記上述の問題を解決する試みがなされてはいるが、
しかし尚このような接続装置はクランプ部分と工作機ス
ピンドルとの間の接続中に誤差の残留源を含んでいる。
また、クランプ部分と工作機スピンドルとの間のねじ接
続に対しては比較的大きなスペースを必要とし、その為
クランプ部分が必要以上に大きく重くなる。

【００１１】

【発明の開示】本発明の基礎には以下の課題があった。 −工作機械に取り付け可能な回転チャックの形を提供す
ること、 −工作機械に取付けられたときにこれがチャックの放射
状回転精度に関して特別に高い精度を有すること、 −加工された製品の高い精度と品質をもたらすこと、 −チャックのクランプ部分が工作機械スピンドルの軸受
に比較的近く位置すること、 −小型で軽量なクランプ部分を形成することができるこ
と、 −また、優秀な芯出しと共に工具をチャック内に堅く接
続する上述の油圧クランプブッシング部分を使用するこ
とが可能となったこと。 本発明はチャック、特にチャックコーンまたは工作機械
スピンドルそれ自体の為の取付け装置をチャックそれ自
体の一体部分として形成すると言う考え方を基礎として
いる。最初にクランプブッシングとコーンシャフト乃至
工作機械スピンドルを最初から一様な一体ユニットとし
て設計することによってチャックを形成することも時と
しては可能であろうが、これは複雑で材料の一体部品と
しての装置の製造が非常に複雑で高価となろう。

【００１２】本発明によれば、反対に、クランプ部分は
分離ユニットとして形成され、前記の別々に製造された
クランプ部分は製造工程の適当な機会に工作機械スピン
ドルの取付けコーンに溶接またはろう付け接続される。
その為、クランプ部分を特別に高い精度で形成する必要
もない。反対に所望される高い放射状回転精度等はクラ
ンプ部分がコーンまたは工作機械スピンドルに溶接乃至
ろう付けされた後工具受入れ孔およびコーン乃至工作機
械スピンドルの両者は前記接続工程の後最終的に機械加
工されてクランプ部分とコーン乃至工作機械スピンドル
が極度に精密に同心的になることによって形成される。
チャックとその取付け部分とは接続工程の後は一体ユニ
ットの形なので、コーン乃至スピンドルの軸受部分およ
びクランプ部分の工具用のクランプ孔の最終機械加工を
行ってチャックの工具取付け装置の放射状回転に関する
高精密度を達成し、これによってまたクランプした加工
用工具の放射状回転に関する高精密度を達成することが
可能である。

【００１３】クランプ部分をコーンにまたは工作機械ス
ピンドルに溶接接続またはろう付け接続することは、先
行する熱処理が悪影響を及ぼさないように、または油圧
媒体乃至クランプブッシングのどの部分にも損傷を来さ
ないようにしなければならないと言うことが重要であ
る。接続法はコーンのまたはスピンドルのおよびクラン
プ部分の各種の材料の使用を可能とするものでなければ
ならない。溶接乃至ろう付けは従って最低限の熱で行わ
ねばならない。接続は電子ビーム溶接またはレーザー溶
接のようなある種の最新溶接方法の利用によってなし得
るがこれらは特別に高い量の熱をスピンドルとチャック
とに供給および伝送することなしに行い得る。

【００１４】問題は、機械加工切屑と材料のごみとが加
工工程で形成されてこれらの切屑とごみとが工作機械ス
ピンドル乃至工具チャックの表面の存在可能性のある孔
の中に侵入することである。この種の孔はクランプブッ
シングの孔でこれによってブッシングは加圧または減圧
される。この孔が材料の切屑またはごみによって充填さ
れていると加圧ニップルまたはスクリューに届くことが
困難となり、チャックの正確のバランシングが厄介とも
なろう。

【００１５】チャック表面のその他の孔は精密バランシ
ング孔でこの精密型のチャックに対して所望される完全
に精密なバランシングを得るためにチャック本体にドリ
ルされているものである。またこの場合精密バランシン
グは精密バランシング孔に集合した材料の切屑乃至ごみ
によっても破壊される。

【００１６】この短所を救済する為に、本発明によれ
ば、チャックには取囲み保護リングが設けられておりこ
れが２固定位置間を往復運動可能で、これが前記位置の
少なくとも一方でチャックの加圧孔を露出し、その為前
記孔がチャックの外部から当接可能である。一方前記保
護リングは、他の１またはそれ以上の位置で加圧孔を覆
い孔の中に切屑乃至材料ごみの孔内への進入を防止する
ことが提案される。好ましくは精密バランシング孔は加
圧孔と同一の周辺線に沿ってドリルされ、前記精密バラ
ンシング孔も保護リングで覆われるようにする。

【００１７】

【実施例】ここで本発明を添付図面を参照して更に詳細
に説明する。図１に示す本発明の装置は工作機械スピン
ドル１に取付けるように予定されている。チャックを直
接に工作機械スピンドルの終端面上に溶接またはろう付
けすることもできるが、別の例として、図１に示すよう
に、工作機械スピンドル１には軸方向円錐孔２が設けら
れ、その中に取付けコーンと称される円錐状シャフト
５、即ちチャックが導入、接続可能である。

【００１８】円錐シャフト５は油圧クランプブッシング
型のクランプ部分８と一体となっている。前記クランプ
ブッシングは、それ自体基本的には公知なものではある
が、外部大重量外囲部分１０と比較的薄いスリーブまた
は壁１１を有する形の内部外囲部分とを有する外囲９を
有する。リング状チェンバー１２が外囲部分１０と１１
との間のスペースに形成されている。前記チェンバーに
は油圧、特にプラスチック圧力媒体１３を有する。リン
グ状チェンバー１２は流体的に流路１２ａを介してリン
グ状チェンバー１２のそれと同一の形式の加圧媒体を含
むラジアル圧力チェンバー１４に接続されている。

【００１９】加圧チェンバー１４の入口は内側がねじ切
りされており、プレッシャーねじ１５に係合している
が、これは加圧媒体１３をねじが締められた時に付活
し、これによって前記加圧媒体は薄い内壁１１を半径方
向内側に膨脹させる。内壁１１は工具シャフト１６また
は加工片の芯出しとクランプ接続との両者を行う。ねじ
１５によって加圧媒体１３を加圧する代わりに、このね
じは加圧ニップルに交換することができ、これによって
加圧は動的または静的圧力ポンプによってなし得る。

【００２０】チャックを、その孔に入る可能性のある材
料の切屑またはごみに対して保護するために、チャック
にはその周辺を囲ぐった保護リング１７が形成され、こ
れがクランプブッシングの周辺のまわりに延在する溝１
８の中に嵌め込まれている。保護リング１７は好ましく
はゴム、合成ゴムまたはプラスチック材のような任意の
弾性材料で作る。保護リングの内周にはリング材料中に
僅かな距離半径方向外側に延びる２本のロック溝１９が
形成され、前記溝１９の各々は隣接ロック溝１９に面す
る入口面２０を有する。クランプブッシングは等価のロ
ックピン２１を有しこれはばね２２によって放射状に外
側に加圧されている。

【００２１】ロック溝１９に関して特別な場所に保護リ
ング１７にはヘッドキャップ加圧ねじ１５の６角溝中に
例えばアレン（６角）スパナ２４を導入できるようにす
る為に通し孔２３が形成されている。その目的の為にロ
ック溝１９には図２に示すように保護リングの一端部部
分に孔２３が開いており、孔２３は保護リングの反対端
部分で図３に示すように閉塞されている。ロック溝１９
はその代わりに右手または左手回転またはその両者に適
当する位置に設けてもよいことは明らかである。

【００２２】精密バランシング目的の為に、工具チャッ
ク８は適当な場所に小さいバランス孔２５を形成する
が、この孔２５は好ましくはチャックの保護リング１７
用の周辺チャック溝１８の中に設けられ、その為にま
た、前記精密バランシング孔２５は保護リングによって
覆われている。クランプブッシング８は別ユニットとし
て作りその後取付けコーン５の平坦終端面に、または工
作機械スピンドル１の終端面上に直接に溶接またはろう
付けしてもよい。

【００２３】上述した装置は次のように製造し得る。取
付けコーンシャフト５または工作機械スピンドルが精密
度に関する何等の要求なしに別に作られ、クランプブッ
シング８が同様に何等の精密度の要求なしに別に作られ
る。工作機械コーン乃至スピンドル１とクランプブッシ
ング８は違った材料であってもよく、その片方または両
方の部品が硬化されるか適当に熱処理される。クランプ
ブッシング８はコーンシャフト５または工作機械スピン
ドル１の端部に例えば電子ビーム溶接またはレーザー溶
接のようなできるだけ少量の熱しか発生しない溶接方法
またはろう付け方法によって溶接される。溶接またはろ
う付け方法がスピンドル１またはコーン５乃至クランプ
ブッシングの硬化その他の熱処理が悪影響されないまた
はクランプブッシングの油圧媒体１３が損傷を受けない
程度の少量の熱しか出さないことが特に重要である。

【００２４】部品５または１と８とが相互に溶接または
ろう付けされた後、このようにして作られた一体ユニッ
トは、コーン５または工作機スピンドル１の軸受場所が
タ−ニング、ホーニング加工され工具シャフト１６用の
クランピング孔がチャックの工具取付け装置用にまた従
ってチャックの工具取付け装置従ってまたクランプ接続
加工工具の放射状回転精度に関して非常な精度で加工さ
れる。その後、バランシング孔２５をチャックの溝１８
に沿ってドリルすることによって精密にバランス取りが
なされる。最後に、ロック孔１９の一つがロックピン２
１の端部に係合するように保護リング１７は溝１８内の
図示の位置に取付けられる。

【００２５】コーン５または工作機械スピンドル１に一
体化されたチャック８はここで工作機械上に取付けられ
る。工具（または加工片）１６の取付けは、工具がその
シャフトでクランプブッシング８のクランピング孔中に
導入され、その後圧力ねじ１５が締められる。これは加
圧媒体チェンバーの加圧媒体１３に圧力を持たせてブッ
シングの薄い内壁１１が半径方向外側に膨脹しこれによ
って工具１６が、ねじ締めの第１段階で芯とりされねじ
締めの第２段階でクランプブッシングの中心位置に堅く
クランプされることとなる。加工を開始する前に保護リ
ング１７が回転されて前記リングが加圧ねじ１５用の孔
を覆うようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部軸方向断面で工作機械スピンドルに導入さ
れた一体型コーンシャフトを有する本発明による工具チ
ャックを示す図である。

【図２】図１の装置の線II−IIに沿った断面図である。

【図３】保護リングが他の位置にある場合の図１の線II
−IIに沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械スピンドル ２ 円錐形孔（部分１の） ５ 円錐形チャックシャフト ８ クランプ位置 ９ チャック外囲 １０ 外側外囲部分 １１ 薄壁、薄スリーブ １２ リング状チェンバー １２ａ 加圧流体通路 １３ 油圧媒体 １４ 加圧チェンバー １５ 加圧ねじ １６ 工具シャフト １７ 保護リング １８ 溝（１７用） １９ ロック溝（１７の） ２０ 入口面（１９への） ２１ ロックピン ２２ ばね ２３ 孔 ２４ アレンスパナ ２５ 精密バランシング孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレス サメリウス スウェーデン、エス−582 70 リンケピ ング、ベールクハークスヴェーゲン 33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種の形式の回転工作機械に工具（１
   ６）または加工片を接続するものであって、取付けコー
   ン（５）または工作機械スピンドル（１）と一体となっ
   ているチャック（８）を有し、チャック（８）は薄い内
   部スリーブ乃至内部壁（１１）と、堅い外部スリーブ
   （１０）と、更に前記両スリーブ（１０、１１）の間に
   封入されたプラスチックまたは油圧媒体（１３）とで形
   成された従来公知の油圧クランプブッシングを有し、油
   圧媒体（１３）が加圧されたときに前記内部スリーブ
   （１１）が回転工具（１６）または加工片の芯だしとク
   ランプ接続の両者を行うように配列されており、取付け
   コーン（５）または工作機械スピンドル（１）を有する
   チャック（８）は一体ユニットとして形成され、その部
   品は溶接またはろう付け接続によって接続されている工
   具乃至加工片を回転工作機械に取付ける装置において、
   クランプブッシングはその周辺にクランプブッシングの
   油圧媒体（１３）を加圧する形式の装置を導入させるた
   めの孔を有し、クランプブッシングはその周囲を取り囲
   んでいる回転自在の保護リング（１７）を有し、これが
   ある回転位置で加圧装置（１５）の孔を覆い、また他の
   回転位置で前記加圧装置（１５）を露出させることを特
   徴とするクランプ接続装置。
2. 【請求項２】 保護リング（１７）の内面には少なくと
   も２本のロック溝（１９）が形成されており、これが部
   分的に保護リング（１７）の部材中に伸び、これが半径
   方向外側向きにばね与圧され保護リングを少なくとも異
   なる２つの位置でブロックするロックピンと係合してお
   り、前記２つの位置の一つは加圧装置（１５）への通路
   に導通するものであり、他の位置は前記リング（１７）
   が加圧装置を覆う場所であることを特徴とする請求項１
   記載のクランプ接続装置。
3. 【請求項３】 保護リング（１７）は少なくとも僅かに
   弾性的で、クランプブッシング（８）の周辺を取り巻い
   て伸びる溝（１８）中に嵌め込まれることを特徴とする
   請求項１または２記載のクランプ接続装置。
4. 【請求項４】 クランプブッシングは、その周辺に、１
   またはそれ以上の精密バランシング孔（２５）を有し、
   これらはその材料中に孔明け加工され、これらは保護リ
   ング（１７）で覆われた場所に設けられることを特徴と
   する請求項１、２または３記載のクランプ接続装置。
5. 【請求項５】 油圧クランプブッシングチャック（８）
   中の工具（１６）または加工片用のクランプ接続孔と取
   付けコーン（５）または工作機械スピンドル（１）の両
   者は前記部品が溶接またはろう付け接続によって一体と
   された後、チャック（８）とその取付けコーン（５）ま
   たはその工作機械スピンドルが正確な放射状回転精度を
   得るようにするために最終加工されることを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれか１項記載のクランプ接続装
   置。
6. 【請求項６】 クランプブッシング（８）とその取付け
   コーン（５）またはその工作機械スピンドル（１）は最
   適の少量の熱を発生する溶接またはろう付け、特に電子
   ビーム溶接方法またはレーザー溶接またはろう付け方法
   によって接続されることを特徴とする請求項５記載のク
   ランプ接続装置。