JPH0829472B2 - 心だし兼把持システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特許請求の範囲第（１）項の前文に記載さ
れている心だし兼把持システムに関する。

（従来の技術およびその問題点） 作業中の工作機械にとって、交換可能な要素を担体本
体に正確に固定することが必要なことがしばしばであ
る。たとえば、スピンドルが所要の位置を占めるととも
に、機械の制御部によりあらかじめ設定された位置へ工
具を正確に移動させるようにするため、工作機械のフレ
ームまたはキャリジ上に非常に正確に交換可能なスピン
ドル・ヘッド（または他の工具ヘッド）を位置ぎめしな
ければならない。しかし、工具または工具を支持する工
具ヘッド（たとえば、スピンドル・ヘッド）を正確に限
定された位置と整列状態に取り付けなければならないだ
けでなく、上記のことは処理中の被加工物にも当てはま
ることである。もし、被化合物を機械加工するために工
作機械まで移動させるため被加工物をパレット上に把持
する場合、パレットは、被加工物の正しい個所で正確に
工具により機械加工を行なうため、工作機械に正確に位
置ぎめしされければならない。

公知の心だし兼把持システムによれば、担体本体と交
換可能な要素の軸が一致しているので、担体本体に関し
交換可能な要素を正確に位置ぎめすることができる。し
かし、工作機械の個々のユニットがいろいろな温度の影
響を受ける場合、むつかしい問題が生じる。もし、工作
機械の工具を冷えた工場内で段取りした場合、日中に温
度が上昇し、元の心だし状態が変化する。言い換えれ
ば、交換可能なスピンドル・ヘッドのスピンドルは、工
作機械に関し機械プログラムが指示する元の正確に同じ
位置を占めることはない。

交換可能な要素が自由に熱的に長さを変えるよう、固
定の軸受の要領で（丸いボルトを使用した）交換可能な
部品の一端を担体本体に接続するとともに、（スオード
・ボルト（sword bolt）を使用した）移動可能なゆるい
軸受を形成するため反対側の端部を設計することは公知
のことである。このような場合、担体本体に関し変化し
ないままでいる交換可能な要素の唯一の個所は、固定軸
受が設けられている個所である。スピンドル・ヘッドの
場合、たとえば、スピンドルが位置ぎめされている基準
軸に固定の軸受を取り付けることはできないので、基準
軸（たとえば、スピンドル軸）はつねに固定の軸受から
隔置されており、その結果、２つの要素の基準軸それぞ
れに関する位置は熱的な条件に左右されて変化する。

米国特許第34,384,811によれば、交換可能なスピンド
ル・ヘッドを備えていて、機械本体が４つの固定部材を
有し、該固定部材の端部はスピンドル・ヘッドの後部表
面に位置ぎめされている整列したノーズと係合するため
の溝を備えていて、前記固定部材は一般に座標系の座標
に沿って配置されるよう構成されたフライス盤が開示さ
れている。固定部材は斜めの経路に沿って移動可能であ
って、固定部材の移動を調整することによりフライス加
工用の工具の設定角度を変えることができる。担体本体
には安定した案内表面が設けられていないので、担体本
体に関し交換可能な要素を精密に整列させることはでき
ない。

本発明の目的は、一方の要素の長さが熱的に変化する
場合でも、両方の要素の基準軸は相互に移動することは
なく、両方の基準軸を高精度で相互に整列させることが
できるだけでなく、いろいろな使用条件のもとでも精度
を維持することができるよう構成された当初記載のタイ
プの心だし兼把持システムを提供することである。

（問題点を解決するための手段と作用） 上記の目的を達成するため、特許請求の範囲第（１）
項の特徴項に記載されている構成を特徴とする心だし兼
把持システムが本発明にしたがって提案されたのであ
る。

本発明に係る当接兼案内要素はそれぞれ、関連した心
だし要素を摺動可能に移動させることができる平らな案
内表面を備えている。案内表面は、担体本体の基準軸上
に中心を有する座標系に沿って配置されているので、交
換可能な要素をすべての方向に膨脹または収縮させるこ
とができ、しかも結果として基準軸の位置は変化するこ
とはない。本発明によれば、交換可能な要素が担体部材
上に中心を有するようにされたすべての軸受はゆるい軸
受であるので、座標系の座標の１つに沿って移動するこ
とができ、一方、前記座標に関し横方向に固定または心
だしが行なわれる。軸受はすべて、両方の（一致した）
基準軸（軸の中心）に関し、隔置された関係をなして位
置ぎめされているので、基準軸に沿って配置されたスピ
ンドルまたは他の構成要素は軸受または接触案内要素に
より影響をうけることはない。交換可能な要素の唯一の
固定点は前記部分の基準軸上に位置ぎめされている。な
お、前記固定点では担体部材にいっさい接続は行なわれ
ていず、すべての軸受と接触表面は前記固定点から隔置
されている。したがって、心だしに必要とされる構成要
素を（たとえば、スピンドルの中心で基準軸に沿った）
前記固定点に設ける必要なく、どのような温度のもとで
もその位置を保持する局部的に変動しない点を限定する
ことができる。担体本体から移動するようにされた押圧
要素の斜めの表面は、案内表面に向かって前記心だし要
素を押圧するため交換可能な部材の心だし要素に作用す
る。したがって、担体本体の案内表面への限定された当
接は、交換可能な部材の心だし要素のために実施される
ものであり、したがって、交換可能な部材は、高い精度
でしかも遊びを伴なうことなく座標系の座標に関し整列
した状態となる。

本発明に係る心だし兼把持システムは、スピンドル・
ヘッドまたは別の工具または機械加工ヘッドを工作機械
に固定し、また被加工物を支持するパレット等を対応し
たベースに取り付けるのに役にたたせることが好まし
い。多数の軸に沿って移動可能な数値や個々の構成要素
の局部的な膨脹に左右されることなく高精度に作業を行
なうことが可能である。

本発明の有利な実施態様は、特許請求の範囲第（２）
項より第（８）項までに記載されている通りである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参照しな
がら本発明を詳細に説明する。

第１図は、機械のベッド11上を水平に移動可能なフレ
ーム12を備えた工作機械10を示し、フレーム12の正面側
は、垂直の案内ジブ17上を移動可能な担体13を備えてい
る。交換可能な要素14が担体本体13の正面側に固定され
ている。図示の実施例の場合、交換可能な要素14はスピ
ンドル・ヘッドであり、該スピンドル・ヘッドのうしろ
側にＴ字状の垂直案内溝15が設けられていて、担体本体
13の把持要素が前記案内溝15の中で延在している。担体
本体13から交換可能な要素14を取り除くにさいしては、
把持要素が解除され、要素14が担体本体13から上に向か
って垂直に移動することができるようになっている。一
方、担体本体13の前で頂部から溝15に沿って別の要素14
を移動させることができる。回転可能なスピンドル16
は、交換可能な要素14の正面側から前に向かって突設さ
れている。

フレーム12は、スピンドル16の駆動手段（図示せず）
を備えている。前記駆動手段のシャフト17は、フレーム
12の内部で垂直方向に延在しており、もし、交換可能な
要素14を担体本体13に連結する場合、スピンドル16に接
続するよう担体本体13の内部を通って延在した水平のシ
ャフトに連結されている。スピンドルを駆動するシャフ
トは、基準軸19（第３図参照）に沿って担体本体の中で
延在している。交換可能な要素14の基準軸20は、スピン
ドルの軸である。両方の要素13と14を正しく整列させた
場合、２つの基準軸19と20は合致している。

担体本体13は４つの把持要素21を備えており、該把持
要素21は、担体本体13の中で水平方向に移動可能なシャ
フト21aと外側のシャフト端に設けられた幅の広いヘッ
ド21bとから構成されている。シャフト21aとヘッド21b
の外端の設計と寸法によって、前記シャフト21aとヘッ
ド21bはＴ字状の溝15の中に嵌入するようになってい
る。第３図は、把持要素21をひっぱりだすための把持手
段を示しており、該把持手段はウエッジ・ギヤ22より成
り、該ウエッジ・ギヤ22ではシャフト21aの傾斜した横
溝24の中で斜めのスライド23が終るようになっている。
該斜めのスライド23は、シャフト21aに関し横方向に延
在しているシリンダー26の中で移動可能なピストン25に
固定されている。

シリンダー26は、シャフト21aに向かってピストン25
を押圧するようばね27を収容しており、前記シャフト21
aは（要素14に関し）戻り位置へ押圧されている。把持
要素21を解除するため、ばね27から離れたピストン25の
端部は、ライン28を介して圧力の作用を受けているの
で、ピストン25はばね27の作用と反対に押圧されてお
り、要素14を解除するよう把持要素21は担体本体13から
押圧されている。ばね27が設けられているため、圧力が
不足している場合でも引張りの状態は維持されている。

各把持要素21のシャフト21aは、担体本体13の正面側
に取り付けられたブロック29を通って突設されている。
各ブロック29の正面側は２つの突出している精密に機械
加工された当接面30を備えており、該当接面30は把持要
素21により引っぱられている要素14と接触している。当
接面30はすべて、当接面31として表示されている１つの
共通の垂直面内に位置ぎめされており、交換可能な要素
14の後壁は全部で８つの当接表面30に当接している。

交換可能な要素14の後壁から突出していて、交換可能
な要素14に固定された３つの心だし要素32aと32bと32c
はそれぞれ、当接面31に関し直角に延在した斜めの表面
33と面当接表面34を備えている。

該当接表面34は、担体本体の正面壁に固定された案内
要素36または37の案内表面36に平行に延在している。第
２図より明らかなように、座標系40の水平軸38の高さで
正確に延在した水平の案内表面35を頂部に有する水平の
ビームの形をした１つの共通の案内要素36が両方の心だ
し要素32aと32bのために設けられている。なお、座標系
40の中心は基準軸19またはスピンドル16の軸に位置ぎめ
されている。一方、座標系の垂直軸39に案内要素37の垂
直の案内表面35が位置ぎめされている。

基準軸19に平行に担体19の中で移動可能なピン状の圧
力要素41が各案内表面35に割り当てられていて、前記圧
力要素41の正面端は担体本体から突出している。圧力要
素41は、関係した心だし要素の斜めの表面33に平行に並
んだ傾斜した表面42を備えている。要素14が担体本体13
上に取り付けられるときは、各心だし要素の頭部は関連
のある案内表面35と斜めの圧力要素41を担体本体13より
取り除かねばならないとき、心だし要素32は傾斜した表
面42と33により案内表面35に当接した状態に押圧されて
いる。

第２図より明らかなように、圧力要素41と案内要素36
との間のギャップは、心だし要素32aと32bの場合、垂直
であるので、前記心だし要素の水平の当接表面34は水平
の案内表面35に関し下に向かって垂直に押圧されてい
る。他方、心だし要素32cの当接表面は、案内要素37の
垂直の案内表面35に関し水平に押圧されている。この手
段によって基準軸19と20は互いに一列に並ぶことにな
り、３つの心だし手段はスピンドル16に関し間隔をあけ
た関係に配置されている。

ピン・タイプの圧力要素41はそれぞれ、ピストン43に
接続されていて、該ピストン43は担体本体13のシリンダ
ー44の中で移動可能であるとともに、線47の圧力により
かつばね45により支持された状態で外に向かって（すな
わち、心だし位置に）押圧されている。線46の中の圧力
のため、ピストンは心だし効果を解除するようばね45の
圧縮により押し戻されている。要素14は、圧力が不足し
ている場合でもその位置を絶対的に維持することができ
る。

要素14を担体本体で心だしして把持するため、Ｔ字形
の溝15を有する要素14は把持要素21の頭部を越えて垂直
方向にずれている。その結果、心だし要素32cと協働す
る下部の押圧要素を移動させることにより横方向の心だ
しが行なわれる。しかるのち、心だし要素32aと32bと協
働する２つの押圧要素41を作動させることにより垂直方
向の心だしが実施される。基準軸19と20間を適切に一致
させることにより４つの把持要素21は担体本体13の中に
同時に引き戻されるので、交換可能な要素14は把持さ
れ、担体本体13でロックされる。

たとえば、間違った切り換えによりロッキング系が無
意識に開いた場合、要素14は落下するおそれはない。な
ぜなら、要素14はＴ溝15の中で保持されていて、心だし
要素32aと32bといっしょに案内表面上に載置されている
からである。

温度が局部的に違っているため、担体本体に関し交換
可能な要素14の長さが変化した場合でも、基準軸19と20
の間の一致が維持される。

ピストン25またはピストン43の位置は油圧の通路また
は空気圧の通路によって制御される。ピストンが特定の
位置にある場合だけ前記通路を通る流動が可能である。
把持要素21またはピストン43が本当に動作位置を占めて
いるかどうかを検出するため、フィードバックを行なう
ことが可能である。

さらに、一方では当接面を堆積物から掃除するため、
また他方ではノズル穴が閉止される把持位置に要素14が
位置ぎめされているかどうかを圧力センサーにより検出
するため、圧縮空気を排出させるノズル穴を当接面30と
35に設けるようにしてもよい。

最後に、摩擦損失を減らすとともに、要素14を入れた
り解除する間、当接面30での磨耗を避けるため、把持要
素21のヘッド21bはロールを備えるようにしてもよい。

第５図は、担体本体13の正面側に３つの案内表面35に
つまった状態に配置されていることを示している。補足
的に設計された心だし要素32aと32bと32cは担体本体に
取り付けられていず、交換可能な要素（図示せず）に取
り付けられている。矢印は、関連した圧力要素が作用す
る方向を示している。横方向の心だしを行なうために使
用される２つの横方向の心だし点は座標系40から隔置さ
れているが、水平の心だしを行なう下部心だし点が狭い
間隔をあけて設けられている。構造上の条件によって許
容されるのであれば、前記下部心だし点は座標系の近傍
に位置ぎめしてもよく、あるいは座標系の中で心だしし
てもよい。水平の心だし点の代わりに、垂直軸39に沿っ
てこのような点を２つ設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の概念的な斜視図、第２図は第１図の
II−II線に沿った断面図、すなわち、交換可能な要素を
取り除いた状態で互いに固定されるようにされた２つの
要素の接触面に沿った断面図、第３図は第２図のIII−I
II線に沿って切断した断面図、第４図は接触要素と案内
要素と圧力要素と協働する心だし要素を示す概念的な斜
視図、第５図は別の実施例の概念的な視図である。 10……工作機械、12……フレーム、13……担体本体、14
……交換可能な要素、15……案内溝、16……スピンド
ル、17……シャフト、18……垂直の案内ジブ、19,20…
…基準軸、21……把持要素、21a……シャフト、21b……
ヘッド、22……ウエッジ・ギヤ、23……スライド、24…
…傾斜した横溝、25……ピストン、26……シリンダー、
27……ばね、29……ブロック、30……当接表面、31……
当接面、32a,32b,32c……心だし要素、33,42……斜めの
面、34……当接表面、35……垂直の案内表面、37……案
内要素、40……座標系、41……圧力要素、43……ピスト
ン、44……シリンダー、45……ばね。

フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト、シュナイダー ドイツ連邦共和国、デー5275、ベルクノイ シュタト ２、コルテミッカー・シュトラ ーセ 16 (72)発明者 ハインリッヒ、ブルクトフ ドイツ連邦共和国、デー5630、レムシャイ ト 11、ハケンベルク 63アー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交換可能な要素（14）を保持するため担体
   本体（13）に設けられた複数の把持要素（21）と、 交換可能な要素（14）を支持するため担体本体に設けら
   れた複数の当接表面（30）と、 交換可能な要素（14）に設けられていて、交換可能な要
   素（14）の基準軸（20）が担体本体（13）の基準軸（1
   9）と一致するよう２つの相互に直角をなす方向に両部
   分の当接面で交換可能な要素（14）を位置ぎめするた
   め、交換可能な要素（14）に設けられていて、担体本体
   （13）の案内要素（36,37）と協働する心だし要素（32
   a,32b,32c）と より成る正確な位置で交換可能な要素（14）を担体本体
   に固定する心だし兼把持システムにおいて、 案内要素（36,37）がそれぞれ、面案内表面（35）を備
   えていることと、該案内表面（35）が座標系（40）の座
   標軸に沿って配置されていて、座標系（40）の中心が担
   体本体（13）の基準軸（19）に位置ぎめされていること
   と、案内要素（36,37）それぞれに当接表面（31）に関
   し直角をなして担体本体（13）から移動するようにされ
   ていて、心だし要素（32a,32b,32c）を案内表面（35）
   に向かって押し動かすよう心だし要素（32a,32b,32c）
   上の斜め表面（33）をへて動作する圧力要素が設けられ
   ていることとを特徴とする心だし兼把持システム。
2. 【請求項２】座標系（40）の１つの軸（38）に沿って２
   つの心だし要素（32a,32b）が配置されていて、残りの
   １つの心だし要素（32c）が他の軸（39）に沿って設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   に記載の心だし兼把持システム。
3. 【請求項３】把持要素（21）が把持方向にたわみ可能に
   片寄っていることと、圧力で作動する動作手段（22,23,
   25）がそれぞれ、把持状態を解除するよう設けられてい
   ることとを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の心だし兼把持システム。
4. 【請求項４】ばねにより油圧的に支持された圧力要素が
   担体本体（13）から押圧されていることと、対応した動
   作手段（43,46）が圧力要素をひっこませるよう設けら
   れていることとを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   より第（３）項までのうちのいずれかに記載の心だし兼
   把持システム。
5. 【請求項５】把持動作の場合、圧力要素がまず移動し、
   しかるのち把持要素（21）がひっこむよう把持要素（2
   1）と圧力要素が制御されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項より第（４）項までのうちのいず
   れかに記載の心だし兼把持システム。
6. 【請求項６】心だし作業の場合、まず心だしが１つの心
   だし要素で行なわれ、引き続き１つの軸（38）に沿って
   配置された２つの心だし要素（32a,32b）で行なわれる
   よう圧力要素（41）が制御されることを特徴とする特許
   請求の範囲第（２）項より第（５）項までのうちのいず
   れかに記載の心だし兼把持システム。
7. 【請求項７】矩形の４つのコーナーに配置された４つの
   当接表面（30）または対をなす当接表面が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項より第
   （６）項までのうちのいずれかに記載の心だし兼把持シ
   ステム。
8. 【請求項８】１つの軸（38）に沿って設けられた案内表
   面が他方の軸（39）に沿って延在した案内表面（35）よ
   りも座標系（40）の中心から離れて隔置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項より第（７）項
   までのうちのいずれかに記載の心だし兼把持システム。